Question

如图所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡 L标有“8V 3.2W”，滑动变阻器的最大阻值为40Ω，R₁=18Ω．（l）求小灯泡L的电阻值．（2）S、S₁、S₂均闭合时，电压表的示数为9V，求R₁上消耗的电功率．（3）断开S₁、S₂，闭合S，若此时电压表量程改为3V，电流表的量程为0.6A，为保证电压表和电流表不超过量程，且小灯泡的实际电压不超过其额定电压，求滑动变阻器阻值的变化范围．

Answer

（1）由灯泡铭牌找出灯泡的额定电压与额定功率，然后由功率的变形公式R=求出灯泡的电阻；
（2）分析电路结构，作出S、S1、S2均闭合时的等效电路图，根据电路图求出电阻R1两端的电压；然后由功率公式P=求出电阻R1消耗的功率；
（3）分析电路结构，作出断开S1、S2，闭合S时的等效电路图，由串联电路的特点及欧姆定律求出灯泡电压等于其额定电压时，滑动变阻器接入电路的阻值；
由串联电路的特点及欧姆定律求出电压表示数等于电压表量程时，滑动变阻器接入电路的阻值；然后确定滑动变阻器接入电路的阻值范围．
【解析】
（1）由灯泡铭牌“8V 3.2W”知：
灯泡的额定电压是8V，额定功率是3.2W，
灯泡电阻RL===20Ω；
答：小灯泡L的电阻是20Ω．
（2）开关S、S1、S2均闭合时的等效电路图如图1所示，
由电路图知，电源电压U=UV=9V，
电阻R1上消耗的电功率P1===4.5W；
答：电阻R1上消耗的电功率是4.5W．
（3）断开开关S1、S2，闭合开关S时的等效电路图如图2所示，
①当灯泡电压等于其额定电压UL=8V时，
电路电流I1===0.4A，小于电流表量程0.6A，能保证电流表安全，
此时滑动变阻器两端电压U滑=U-UL=9V-8V=1V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑===2.5Ω；
②当电压表示数为其量程时，U滑′=3V，灯泡两端的电压UL=U-U滑=9V-3V=6V，
此时电路电流I2===0.3A，此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑′===10Ω；
因此为保证电压表和电流表不超过量程，且小灯泡的实际电压不超过其额定电压，
滑动变阻器接入电路的阻值范围是：2.5Ω～10Ω；
答：滑动变阻器阻值的变化范围是2.5Ω～10Ω．