Question

【題目】如圖甲所示為某小組設計的模擬調光燈電路，選用的電源電壓恒為6V，燈泡上標有“3.8V 0.4A”字樣，變阻器上標有“20Ω 1A”字樣．
（1）求燈泡正常發光時的電阻．
（2）求燈泡正常發光時變阻器消耗的電功率．
（3）使用中小明發現這個電路存在缺陷，于是他在電路中串聯了一個電阻R0 ， 電路如圖乙所示．你認為R0在電路中起到了什么作用？其阻值為多大比較合適？

Answer 1

【答案】
（1）解：根據已知條件，小燈泡的電阻為R= = =9.5Ω

答：燈泡正常發光時的電阻為9.5Ω

（2）解：小燈泡正常發光時，兩端的電壓為3.8V．

P變阻器=（U﹣UL）I=（6V﹣3.8V）×0.4A=0.88W

答：小燈泡正常發光時滑動變阻器的電功率是0.88W

（3）解：根據圖甲，若滑動變阻器的阻值過小時，有可能燒壞小燈泡，所以電路中要串聯一個電阻來保護電路．

要起保護作用，即不能使燈泡由于滑動變阻器的阻值過小而燒壞，又要使燈泡能正常發光，所以乙圖中，當滑動變阻器阻值為0時，電路中的電流為0.4A，小燈泡兩端的電壓為3.8V為宜．

所以R0= = =5.5Ω

答：保護電路（或保護燈泡不變損壞等）；R0的阻值為5.5Ω較為合適

【解析】（1）首先要搞清“3.8V 0.4A”的物理含義，即燈泡正常工作時的電壓為3.8V，正常工作時的電流為0.4A．然后根據公式R= 進行計算．（2）根據燈泡與滑動變阻器串聯，可以確定燈泡正常發光時電路中的電流及燈泡兩端的電壓，從而確定滑動變阻器兩端的電壓，從而根據公式P=UI計算出滑動變阻器的電功率．（3）小燈泡的額定電壓為3.8V，若滑動變阻器的阻值過小，很可能使小燈泡燒壞，所以要串聯電阻來保護電路．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用歐姆定律及其應用和電功率的計算公式的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．