Question

如图所示的电路中，电源电压为4.5伏，灯泡上标有“2.5V，0.5W”字样，滑动变阻器的最大电阻为20欧．不计灯泡电阻的变化，闭合电键S，求：
（1）灯泡正常发光时，通过灯泡的电流．
（2）如果灯泡两端的电压不超过额定电压，电压表示数的变化范围．
（3）如果灯泡正常发光时，能将其消耗的电能全部转化为光能，此电路将电源提供的电能转化为光能的效率．

Answer 1

解：（1）∵P=UI，
∴灯泡正常发光时的电流：
I===0.2A；
（2）∵I=，
∴灯泡电阻：
R_L==12.5Ω，
灯泡两端实际电压不超过额定电压，
所以灯泡两端最高电压为2.5伏，电压表的最小电压为2伏．
当变阻器接入电路中电阻最大时，电路电流：
I===0.1385A，
∵I=，
∴滑动变阻器两端电压：
U_最大=IR_滑=0.1385A×20Ω=2.77V，
电压表的读数应为U=2.77伏，即2伏-2.77伏之间；
（3）灯泡正常发光时，电路总功率：
P_总=U I=4.5V×0.2A=0.9W，
η==≈55.5%；
答：（1）灯泡正常发光时，通过灯泡的电流0.2A．
（2）如果灯泡两端的电压不超过额定电压，电压表示数的变化范围2V～2.77V．
（3）如果灯泡正常发光时，能将其消耗的电能全部转化为光能，此电路将电源提供的电能转化为光能的效率55.5%．
分析：（1）由灯泡铭牌可知，其额定电压是2.5V，额定功率是0.5W，由P=UI的变形公式可以求出它正常发光时的电流．
（2）电压表测滑动变阻器两端电压，由串联电路特点及欧姆定律求出电压表示数变化范围．
（3）求出电路总功率，然后应用效率公式求出效率．
点评：分析清楚电路结构、应用串联电路特点、欧姆定律即可正确解题．