Question

如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器R规格为“20Ω，1A”，灯泡L标有“3.0V，1.5W”字样（不考虑灯丝电阻变化）．在不损坏电路元件情况下，求：

（1）灯泡的电阻和正常工作的电流；
（2）滑动变阻器阻值变化的范围；
（3）该电路的最大功率．

Answer 1

（1）6欧姆， 0.5A；（2）3Ω～12Ω；（3）2.25W．

解析试题分析：（1）由P=UI可知，灯泡额定电流：I=P_L额/U_L额=1.5W/3.0V=0.5A，由I=U/R可知，灯泡电阻：R_L=U/I=3V/0.5A=6Ω；（2）电路最大电流等于灯泡额定电流，由I=U/R可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R_滑最小=(U-U_L)/I=(4.5V-3V)/0.5A=3Ω，电压表量程为0～3V，电压表最大示数是3V，
此时电路电流I′=(U-U_R)/R_L=(4.5V-3V)/6Ω=0.25A，由I=U/R可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：
R_滑最大=U_R/I’=3V/0.25A=12Ω，则滑动变阻器接入电路的阻值范围是：3Ω～12Ω；（3）灯泡正常发光时电路电流最大，此时电路消耗的功率最大，最大功率：P=UI=4.5V×0.5A=2.25W；
考点：欧姆定律的应用；电功率的计算