Question

在图甲电路中，电源电压为12V且保持不变，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15V”，灯泡上标有“6V  3W”宇样，灯泡中电流随电压变化关系如图乙所示．

问：
（1）灯泡正常发光时的电流多大？
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数是多少？
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率各是多大？

Answer 1

分析：（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，由灯泡电流随电压变化关系读出正常发光时的电流．
（2）根据乙图可查出灯泡电流为0.4A时的电压，然后根据串联电路电压特点求得电压表示数；
（3）根据电流表量程可知电路最大电流为0.5A，根据欧姆定律可求出电路总电阻，然后减去灯泡在0.5A时的电阻，就是滑动变阻器的最小电阻，根据P=UI求出电路安全工作时电路消耗的最大总功率．

解答：解：（1）灯泡正常发光时的电压为6V，由乙图可知正常发光时的电流为0.5A．
答：灯泡正常发光时的电流是0.5A．
（2）由图象可知，当电流表示数为0.4A时，小灯泡两端的电压为3V，则电压表读数：U_R=U-U_L=12V-3V=9V；
答：当电流表示数为0.4A时，电压表的示数是9V．
（3）由题意可知，电路的最大电流I_最大=0.5A，
∴电路中的最大总电阻：R_总=

U

I最大

=

12V

0.5A

=24Ω，
由图可知当灯泡电流0.5A时，灯泡电压为6V，
则灯泡的电阻R_L=

UL

I

=

6V

0.5A

=12Ω，
所以滑阻最小阻值为：R=R_总-R_L=24Ω-12Ω=12Ω．
此时电路消耗的总功率：P=UI=12V×0.5A=6W．
答：为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为12Ω；此时电路消耗的最大总功率为6W．

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，关键是根据灯泡的额定电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，这也是学生比较容易出错的地方．