Question

12．小刚同学设计了一个模拟调光灯的电路，如图甲．电源电压恒为3V，灯泡的额定电压为2.5V，灯泡的I-U关系图象如图乙所示．滑动变阻器上标有“10Ω 1A”字样．当灯泡正常发光时，求：

（1）灯丝的电阻是多少？
（2）滑动变阻器接入电路中的阻值应为多少？
（3）滑动变阻器消耗的电功率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知灯泡正常发光，且额定电压为2.5V，从图乙中读出灯泡两端电压为2.5V时通过的电流，然后根据欧姆定律的变形公式即可求出灯丝的电阻；
（2）根据串联电压和电流的特点求出滑动变阻器两端电压和通过的电流，然后根据欧姆定律的变形公式即可求出滑动变阻器的电阻；
（3）根据P=UI即可求出滑动变阻器消耗的功率．

解答 解：
（1）灯泡正常发光时，U_L=U_额=2.5V，由图乙可知，此时的电流I_L=0.25A；
由欧姆定律可得，灯泡正常发光时的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（2）由于串联电路两端电压等于各部分电压之和，
所以滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=3V-2.5V=0.5V，
串联电路中电流处处相等，则I=I_L=0.25A；
滑动变阻器接入电路中的阻值：
R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{0.5V}{0.25A}$=2Ω；
（3）滑动变阻器消耗的电功率：P_滑=U_滑I=0.5V×0.25A=0.125W．
答：（1）灯丝的电阻是10Ω；
（2）滑动变阻器接入电路中的阻值应为2Ω；
（3）滑动变阻器消耗的电功率是0.125W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．