Question

10．已知电源电压为6V，小灯泡上标有“4.8V 0.3A“字样，
（1）小灯泡正常发光时的电阻是多少欧？
（2）为了使小灯泡接在该电源上能正常发光，需要在电路中串联多大的保护电阻？
（3）将此灯泡接在该电源上，如果用一个“0～20Ω“的滑动变阻器来控制电路中的电流，以调节灯泡的亮度，还需要保护电阻吗？如果需要，求出其阻值；如果不需要，说明理由．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常工作时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出正常发光时通过灯丝的电流，再根据欧姆定律求出灯泡的电阻；
（2）根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时串联电阻两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出串联电阻的阻值；
（3）为防止滑动变阻器接入电路中的电阻过小时，灯泡两端的电压大于额定电压，需要串联一个定值电阻保护电路．

解答 解：（1）灯泡正常发光时两端的电压U_L=4.8V，正常发光时的电流I_L=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯丝的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{4.8V}{0.3A}$=16Ω；
（2）电源电压为4.8V，灯泡正常发光时与电阻R串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，灯泡正常发光时，电阻两端的电压：
U_R=U-U_L=6V-4.8V=1.2V；
因串联电路中各处的电流相等，
所以，保护电阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω；
（3）滑动变阻器虽然可以保护电路，但是在移动滑动变阻器调节灯泡亮度时，如果调节时动作幅度过大，使得电路中的电流大于灯泡的额定电流，则灯泡可能会烧毁，因此还是需要一个串联4Ω的保护电阻，在滑动变阻器的电阻为零时，灯泡刚好能正常工作．
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻是16Ω；
（2）为了使小灯泡接在该电源上能正常发光，需要在电路中串联4Ω的保护电阻；
（3）需要，串联4Ω电阻．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，要注意滑动变阻器作用一是改变电路中的电流，二是可以保护电路．