Question

16．如图所示的电路，电源电压为12V，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，小灯泡L标有“6V 3W”字样，滑动变阻器标有“48Ω 1A”字样，则小灯泡正常工作时（忽略温度对小灯泡电阻的影响），滑动变阻器连入电路的电阻是12Ω，在保证用电器和电表安全的情况下，整个电路的功率变化范围是2.4～3W．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，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）灯L正常工作时，根据P=UI求出灯泡的额定电流，根据串连电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值；
（2）结合电流表量程和滑动变阻器允许通过的最大电流确定电路中的最大电流，此时整个电路的功率最大，利用P=UI即可求出；当电压表的示数最大时，滑动变阻器允许接入电路的电阻最大，此时整个电路的功率最小，根据欧姆定律求出灯泡电阻，根据串联电路的电阻特点求出总电阻，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$即可求出．

解答 解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，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）灯L正常工作时，U_L=U_L额=3V，
根据P=UI可得，灯泡的额定电流：
I_L=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知：
滑动变阻器两端的电压U_R=U-U_L=12V-6V=6V；
由串联电路中各处的电流相等，则滑动变阻器功率接入电路的电阻R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω．
（2）串联电路中各处的电流相等，由于灯泡的额定电流为0.5A，电流表量程为0～0.6A，且滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，
所以，电路中的最大电流I_大=0.5A，
则整个电路的最大功率P_大=UI_大=12V×0.5A=6W；
根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
由于电压表量程为0～15V，电源电压为12V；
所以，当滑动变阻器的电阻全部接入电路，电路中的电流最小，则整个电路的功率最小；
则总电阻为R_总=R_L+R=12Ω+48Ω=60Ω，
P_min=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{总}}$=$\frac{（{12V）}^{2}}{60Ω}$=2.4W
即整个电路的功率变化范围是2.4～6W．
故答案为：12；2.4～6．

点评 滑动变阻器的作用就是要保护电路中的各元件，并改变电路的电流、电压大小，在确定滑动范围时，应重点关注电流与电压的变化，找出最大值和最小值才能最终确定其范围，具体电路中，尤其要关注多个电压或电流的情况，必须保证每一个元件都不能超过其工作要求．