Question

如圖所示的電路中，燈L標(biāo)有“3V 0.9W”、滑動(dòng)變阻器R上標(biāo)有“30Ω  1A”的字樣，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A，則燈L正常工作時(shí)的電流為

0.3

A．若電源電壓為4.5V，為了保證電路中各元件安全工作，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值范圍是

5Ω～20Ω

，電路消耗的最小總功率為

0.675

W．

Answer 1

分析：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI此時(shí)的電流；
（2）比較燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流和電流表的最大示數(shù)確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小值；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最小電流，進(jìn)一步求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值；利用P=UI求出電路消耗的最小總功率．

解答：解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為3V，功率為0.9W，
根據(jù)P=UI可得，此時(shí)的電流：
I_L=

PL

UL

=

0.9W

3V

=0.3A；
（2）∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，
∴電路中的最大電流I_max=0.3A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
∵I=

U

R

，
∴燈泡的電阻：
R_L=

UL

IL

=

3V

0.3A

=10Ω，
電路中的總電阻：
R_總=

U

Imax

=

4.5V

0.3A

=15Ω，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R_min=R_總-R_L=15Ω-10Ω=5Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_Rmax=4.5V-3V=1.5V，
電路中的電流：
I_min=

U′L

RL

=

1.5V

10Ω

=0.15A，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R_max=

URmax

Imin

=

3V

0.15A

=20Ω，
∴滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值范圍是5Ω～20Ω；
電路消耗的最小總功率：
P_min=UI_min=4.5V×0.15A=0.675W．
故答案為：0.3；5Ω～20Ω；0.675．

點(diǎn)評(píng)：滑動(dòng)變阻器的作用就是要保護(hù)電路中的各元件，并改變電路的電流、電壓大小，在確定滑動(dòng)范圍時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注電流與電壓的變化，找出最大值和最小值才能最終確定其范圍，具體電路中，尤其要關(guān)注多個(gè)電壓或電流的情況，必須保證每一個(gè)元件都不能超過其工作要求．