Question

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R，电路如图乙所示．你认为R在电路中起到了什么作用？其阻值为多大比较合适？

Answer

（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．
【解析】
（1）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）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）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R===5.5Ω
答：保护电路（或保护灯泡不变损坏等）；R的阻值为5.5Ω较为合适．