Question

19．在“設(shè)計和制作一個模擬調(diào)光燈”的綜合實踐活動中，小明設(shè)計的電路圖如圖所示，已知電源電壓為6V，小燈泡上標有“4.8V 1.44W”字樣，滑動變阻器R的規(guī)格是“20Ω 1A”．
（1）閉合開關(guān)之前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于何處？閉合開關(guān)，此時電路中的電流多大？
（2）移動滑動變阻器的滑動片，當燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的電阻值R多大？
（3）小明設(shè)計的調(diào)光燈電路有何不足？你改進的措施是什么？（注：不考慮溫度變化對小燈泡燈絲電阻的影響）

Answer 1

分析 （1）為保護電路閉合開關(guān)前滑片置于阻值最大處，由串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出電路電流．
（2）根據(jù)電功率公式求出燈泡正常發(fā)光時的電流，由串聯(lián)電路特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端電壓，然后由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值．
（3）由電路圖及題意知，滑片在最左端時，燈泡電壓高于額定電壓4.8V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理提出改進意見．

解答 解：（1）為保護電路，閉合開關(guān)之前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于最右端；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{L額}^{2}}{{P}_{L額}^{\;}}$=$\frac{（4.8V）^{2}}{1.44W}$=16Ω，
閉合開關(guān)，此時電路中的電流：I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{6V}{16Ω+20Ω}$=$\frac{1}{6}$A≈0.167A；
（2）當燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_L=6V-4.8V=1.2V，
燈泡正常發(fā)光時的電流：I=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{1.44W}{4.8V}$=0.3A，
滑動變阻器接入電路的電阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω；
（3）不足：移動滑動變阻器的滑動片時，可能會使燈泡燒壞；
改進的措施：串聯(lián)一個保護電阻．
答：（1）閉合開關(guān)之前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于最右端，閉合開關(guān)，此時電路中的電流為0.167A；
（2）移動滑動變阻器的滑動片，當燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的電阻值R為4歐姆．
（3）不足：移動滑動變阻器的滑動片時，可能會使燈泡燒壞；改進的措施：串聯(lián)一個4歐姆的保護電阻．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率的公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．