Question

目前国家提出全民共建资源节约型社会，小明同学试着设计了一个可控制灯泡亮度的节能电路，电路如图，其中滑动变阻器标有“40Ω  2A”，小灯泡标有“6V  3W”的字样．当闭合开关，调节滑片P到变阻器的中点时，小灯泡恰好正常发光．（灯丝电阻和电源电压不变）
（1）小灯泡正常发光时，电流表的示数是多大？
（2）请你求出小灯泡的灯丝电阻和电源电压；
（3）现小明将a、b间换成标有“6V 4W”的小灯泡，保持滑片P的位置不动，闭合开关后发现此小灯泡不能正常发光．试通过计算说明，要使小灯泡正常发光，滑片P应向那一端移动？

Answer 1

分析：（1）根据电功率公式先算出小灯泡的额定电流，在串联电路中小灯泡正常发光，小灯泡的额定电流就是电流表的示数；
（2）根据灯泡的额定功率与额定电压算出灯泡的电阻，灯泡的电压与滑动变阻器的电压之和就为电源电压；
（3）先算出灯泡的额定电流，要使换上的灯泡正常发光，就要知道它的额定电流也就是电路中的电流，滑动变阻器的电压为电源电压与灯泡正常发光的差，就会求出灯泡正常发光时，滑动变阻器的电阻，根据图示，就知道滑片应向什么方向移动．

解答：解：（1）小灯泡的额定电流为I_额=

P额

U额

=

3W

6V

=0.5A，
由于灯泡与滑动变阻器串联在电路中，灯泡正常发光，灯泡的额定电流就是电流表的示数，那么电流表的示数为0.5A，
答：小灯泡正常发光时，电流表的示数是0.5A．
（2）R_L=

U额2

P额

=

(6V)2

3W

=12Ω，
U_总=U_L+U_P=U_L+I_额R_额=6V+0.5A×20Ω=16V，
答：小灯泡的灯丝电阻12Ω，电源电压为16V．
（3）I_额′=

P额′

U额′

=

4

6

A=0.67A，
U_P=U-U_额=16V-6V=10V，
R_P′=

UP′

I额′

=

10V

0.67A

=15Ω，因为RP′=15Ω＜RP=20Ω，所以滑片向左移．
答：向左移至大约15Ω处，小灯泡就能正常发光．

点评：本题考查的知识点较多，有电功率公式的计算和串联电路的知识，属于常见的考试类型．