Question

某同学用导线把电源（电压为4.5伏）、电键、电流表、标有“20Ω 2A”字样的滑动变阻器、小灯泡连成串联电路进行实验，其中灯泡上只有所标“0.2A”（指小灯正常工作电流）字样清晰可见．闭合电键后，他调节滑动变阻器的滑片位置，使小灯正常发光，这时，他发现滑片的位置恰好在中点上（即滑动变阻器连入电路的电阻为10欧）．经过思考、分析，该同学得出了小灯泡的额定功率．
（1）画出该同学的实验电路图．
（2）简要说明该同学如何判定小灯是正常发光的．
（3）求出小灯泡的额定功率．

Answer 1

分析：（1）灯泡、滑动变阻器、开关、电源串联．
（2）调节滑动变阻器的滑片位置，当电流表的示数为小灯正常工作电流时，小灯是正常发光的．
（3）已知滑动变阻器连入电路的电阻和电路电流，根据公式U=IR可求滑动变阻器的电压，再求灯泡的电压，根据公式P=UI求出小灯泡的额定功率．

解答：解：（1）根据题意设计出的电路图如图：

（2）当电流表示数为0.2A，达到灯泡的正常发光电流，灯泡正常发光．
（3）小灯泡正常发光时，电路电流为0.2A，滑动变阻器电压为U₁=IR₁=0.2A×10Ω=2V，
灯泡电压U=U_总-U₁=4.5V-2V=2.5V，
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
答：小灯泡的额定功率为0.5W．

点评：本题考查电路图的设计和电功率的计算以及欧姆定律的应用，关键是电路图的设计，这是重点也是难点，要知道串联电路电流和电压的规律，还要注意电路连接的过程中开关断开，滑片滑到阻值最大处．