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如图,电源电压为4.5V,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器规格为“20Ω 1.5A”,小灯泡的规格为“2V 1W”(不考虑灯丝电阻与温度的关系),在不损坏各元件的情况下,电路中的最大电流是
0.5
0.5
A,滑动变阻器连入的最小电阻是
5
5
Ω,灯泡的最小功率是
0.5625
0.5625
W.
分析:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)根据P=UI求出灯泡的额定电流,再根据欧姆定律求出灯泡的电阻,结合电流表的量程和滑动变阻器的规格确定电路中的最大电流,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用串联电路的电阻特点求出滑动变阻器接入电路的最小电阻值;
(2)当电压表的示数为3V时,灯泡的电功率最小,先根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,利用P=
U2
R
求出灯泡的最小功率.
解答:解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)由P=UI可得,灯泡的额定电流:
IL=
PL
UL
=
1W
2V
=0.5A,
由欧姆定律可得,灯泡的电阻:
RL=
UL
IL
=
2V
0.5A
=4Ω,
∵串联电路中各处的电流相等,且电流表的最大示数为0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A,
∴电路中的最大电流I=0.5A,
此时电路中的总电阻:
R=
U
I
=
4.5V
0.5A
=9Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴滑动变阻器接入电路的最小电阻:
R最小=R-RL=9Ω-4Ω=5Ω;
(2)当电压表的示数为3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,灯泡的电功率最小,
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴此时灯泡两端的电压:
UL′=U-U=4.5V-3V=1.5V,
灯泡的最小功率:
PL最小=
(U′L)2
RL
=
(1.5V)2
=0.5625W.
故答案为:0.5;5;0.5625W.
点评:解决此题要考虑到各个方面,两表不要超过量程,还要灯泡正常工作.更值的注意的是当滑动变阻器两端的电压为3V时,滑动变阻器消耗的功率最大.
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