Question

【题目】如图甲所示为某小组设计的模拟调光灯电路，选用的电源电压恒为6V，灯泡上标有“3.8V 0.4A”字样，变阻器上标有“20Ω 1A”字样．
（1）求灯泡正常发光时的电阻．
（2）求灯泡正常发光时变阻器消耗的电功率．
（3）使用中小明发现这个电路存在缺陷，于是他在电路中串联了一个电阻R0 ， 电路如图乙所示．你认为R0在电路中起到了什么作用？其阻值为多大比较合适？

Answer 1

【答案】
（1）解：根据已知条件，小灯泡的电阻为R= = =9.5Ω

答：灯泡正常发光时的电阻为9.5Ω

（2）解：小灯泡正常发光时，两端的电压为3.8V．

P变阻器=（U﹣UL）I=（6V﹣3.8V）×0.4A=0.88W

答：小灯泡正常发光时滑动变阻器的电功率是0.88W

（3）解：根据图甲，若滑动变阻器的阻值过小时，有可能烧坏小灯泡，所以电路中要串联一个电阻来保护电路．

要起保护作用，即不能使灯泡由于滑动变阻器的阻值过小而烧坏，又要使灯泡能正常发光，所以乙图中，当滑动变阻器阻值为0时，电路中的电流为0.4A，小灯泡两端的电压为3.8V为宜．

所以R0= = =5.5Ω

答：保护电路（或保护灯泡不变损坏等）；R0的阻值为5.5Ω较为合适

【解析】（1）首先要搞清“3.8V 0.4A”的物理含义，即灯泡正常工作时的电压为3.8V，正常工作时的电流为0.4A．然后根据公式R= 进行计算．（2）根据灯泡与滑动变阻器串联，可以确定灯泡正常发光时电路中的电流及灯泡两端的电压，从而确定滑动变阻器两端的电压，从而根据公式P=UI计算出滑动变阻器的电功率．（3）小灯泡的额定电压为3.8V，若滑动变阻器的阻值过小，很可能使小灯泡烧坏，所以要串联电阻来保护电路．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用欧姆定律及其应用和电功率的计算公式的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．