Question

19．在“设计和制作一个模拟调光灯”的综合实践活动中，小明设计的电路图如图所示，已知电源电压为6V，小灯泡上标有“4.8V 1.44W”字样，滑动变阻器R的规格是“20Ω 1A”．
（1）闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片置于何处？闭合开关，此时电路中的电流多大？
（2）移动滑动变阻器的滑动片，当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻值R多大？
（3）小明设计的调光灯电路有何不足？你改进的措施是什么？（注：不考虑温度变化对小灯泡灯丝电阻的影响）

Answer 1

分析 （1）为保护电路闭合开关前滑片置于阻值最大处，由串联电路特点与欧姆定律求出电路电流．
（2）根据电功率公式求出灯泡正常发光时的电流，由串联电路特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压，然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值．
（3）由电路图及题意知，滑片在最左端时，灯泡电压高于额定电压4.8V，根据串联电路的分压原理提出改进意见．

解答 解：（1）为保护电路，闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片置于最右端；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，灯泡电阻：R_L=$\frac{{U}_{L额}^{2}}{{P}_{L额}^{\;}}$=$\frac{（4.8V）^{2}}{1.44W}$=16Ω，
闭合开关，此时电路中的电流：I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{6V}{16Ω+20Ω}$=$\frac{1}{6}$A≈0.167A；
（2）当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压：U_滑=U-U_L=6V-4.8V=1.2V，
灯泡正常发光时的电流：I=$\frac{{P}_{L额}}{{U}_{L额}}$=$\frac{1.44W}{4.8V}$=0.3A，
滑动变阻器接入电路的电阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω；
（3）不足：移动滑动变阻器的滑动片时，可能会使灯泡烧坏；
改进的措施：串联一个保护电阻．
答：（1）闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片置于最右端，闭合开关，此时电路中的电流为0.167A；
（2）移动滑动变阻器的滑动片，当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻值R为4欧姆．
（3）不足：移动滑动变阻器的滑动片时，可能会使灯泡烧坏；改进的措施：串联一个4欧姆的保护电阻．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的公式的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．