Question

如图所示，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V．灯泡铭牌标着“18V，9W”，电源电压恒为U=24V．
（1）当滑动变阻器连入电路的电阻值为36Ω时，灯泡消耗的实际功率．
（2）当滑动变阻器的阻值为何值，滑动变阻器的功率最大，最大值是多少？
（3）当滑动变阻器左右任意滑动时，电路能安全工作，滑动变阻器连入电路中的电阻的变化范围．

Answer

（1）已知灯泡的额定电压和额定功率，根据公式求出灯泡电阻，电源电压已知，求出电路的电流，再利用公式P=I2R求出灯泡消耗的实际功率．
（2）当滑动变阻器的电阻与灯泡电阻相等时，滑动变阻器的功率最大，根据公式P=I2R求出消耗的最大电功率．
（3）滑片活动时，电压表最大示数为15V，此时滑动变阻器电阻最大．当电流表示数为0.6A时，计算出灯泡上的电压，与额定电压相比较，不超额定电压，电路电流最大为0.6A；超过额定电压，电路电流最大为灯泡的额定电流，此时滑动变阻器电阻最小．
【解析】
（1）灯泡电阻为，此时电路电流．
灯泡消耗的实际功率．
答：灯泡消耗的实际功率为4W．
（2）设电源电压为U，滑动变阻器的阻值为R′，灯泡的电阻为R；
那么滑动变阻器的功率为：P=I2R=（）2R′，即：
P===；
分析分母可知：当且仅当R=R′时，分母值最小，P值最大；
因此滑动变阻器接入电路的电阻与灯泡电阻相等时，滑动变阻器功率最大，也就是电阻为36Ω时，
此时消耗的最大功率
答：滑动变阻器电阻为36Ω时，消耗功率最大为4W．
（3）①当电压表示数为15V时，滑阻接入电路的电阻最大；
此时干路电流为：，
此时滑动变阻器接入的电阻最大为：；
②当电流表示数为0.6A时，灯泡上的电压为U2=I2R=0.6A×36Ω=21.6V，大于灯泡额定电压；
灯泡可能被烧坏，所以最大电流为灯泡的额定电流，；
所以滑动变阻器接入电路的电阻最小为：．
答：滑动变阻器电阻的变化范围为12Ω～60Ω．