Question

如圖所示，標有“6V 3W”字樣的小燈泡與最大阻值為10Ω的滑動變阻器串聯在電路中．當變阻器連入電路中的電阻為6Ω時燈正常發光．（不考慮燈泡電阻受溫度影響，電源電壓不變）
求：
（1）電源電壓；
（2）燈泡正常發光時，通過變阻器的電流在1min內產生的熱量．

Answer 1

分析：（1）燈泡正常發光時的功率和額定功率相等，利用功率公式P=UI求出燈泡的額定電流，再由歐姆定律求出燈泡的電阻；因L與電阻R串聯，由歐姆定律可求得R兩端的電壓，利用串聯電路的電壓規律可求得電源電壓；
（2）根據Q=UIt求出通過變阻器的電流在1min內產生的熱量．

解答：解：（1）根據P=UI可得，燈正常發光時的電流：
I_L=

PL

UL

=

3W

6V

=0.5A，
根據歐姆定律可得，燈泡電阻：
R_L=

UL

IL

=

6V

0.5A

=12Ω；
∵串聯電路中各處的電流相等，
∴滑動變阻器R兩端的電壓：
U_R=IR=IL_R=0.5A×6Ω=3V，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴電源電壓U=U_L+U_R=6V+3V=9V；
（2）通過變阻器的電流在1min內產生的熱量：
Q=U_RIt=U_RI_Lt=3V×0.5A×60s=90J．
答：（1）電源電壓為9V；
（2）燈泡正常發光時，通過變阻器的電流在1min內產生的熱量為90J．

點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式、焦耳定律的靈活應用，關鍵是知道燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等、功率和額定功率相等．