如图所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6V 2W”,定值电阻R
1的阻值为12Ω,滑动变阻器R的最大阻值为200Ω,允许通过的最大电流为1A,电压表接入电路的量程是0~15V.当开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P移到某位置时,电压表读数为8V,此时灯泡恰好正常发光(忽略温度变化对灯泡电阻的影响).求:
(1)灯泡电阻的大小.
(2)电源电压.
(3)当滑动变阻器连入电路的电阻为30Ω时,灯泡的实际功率.
(4)在保证电路元件不烧坏的情况下,滑动变阻器允许连入电路的阻值范围是多少?
(1)灯泡电阻R
L=
=
=18Ω.
答:灯泡电阻为18Ω.
(2)灯泡正常发光时电路电流I
L=
=
=
A,
定值电阻两端的电压U
1=I
LR
1=
A×12Ω=4V,
所以电源电压为U=U
L+U
1+U
P=6V+4V+8V=18V.
答:电源电压为18V.
(3)当滑动变阻器连入电路的电阻为30Ω时,电路电流I=
=
=0.3A,灯泡的实际功率P
实=I
2R
L=(0.3A)
2×18Ω=1.62W.
答:灯泡的实际功率为1.62W.
(4)当灯泡通过的电流最大时,此时电路电阻R
总=
=
=54Ω,滑动变阻器接入电路的电阻R
小=R
总-R
1-R
L=54Ω-12Ω-18Ω=24Ω.
电压表示数最大为15V,此时定值电阻与灯泡两端的电压为U
和=U-U
R=18V-15V=3V,电路电流I
R=
=
=0.1A,此时滑动变阻器接入电路的电阻R
大=
=
=150Ω.
答:滑动变阻器允许连入电路的阻值范围是24Ω~150Ω.