Question

如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程為“0～3V”，滑動變阻器R規格為“20Ω，1A”，燈泡L標有“3.0V，1.5W”字樣（不考慮燈絲電阻變化）．在不損壞電路元件情況下，求：

（1）燈泡的電阻和正常工作的電流；
（2）滑動變阻器阻值變化的范圍；
（3）該電路的最大功率．

Answer 1

（1）6歐姆， 0.5A；（2）3Ω～12Ω；（3）2.25W．

解析試題分析：（1）由P=UI可知，燈泡額定電流：I=P_L額/U_L額=1.5W/3.0V=0.5A，由I=U/R可知，燈泡電阻：R_L=U/I=3V/0.5A=6Ω；（2）電路最大電流等于燈泡額定電流，由I=U/R可知，此時滑動變阻器接入電路的阻值：R_滑最小=(U-U_L)/I=(4.5V-3V)/0.5A=3Ω，電壓表量程為0～3V，電壓表最大示數是3V，
此時電路電流I′=(U-U_R)/R_L=(4.5V-3V)/6Ω=0.25A，由I=U/R可知，此時滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑最大=U_R/I’=3V/0.25A=12Ω，則滑動變阻器接入電路的阻值范圍是：3Ω～12Ω；（3）燈泡正常發光時電路電流最大，此時電路消耗的功率最大，最大功率：P=UI=4.5V×0.5A=2.25W；
考點：歐姆定律的應用；電功率的計算