Question

如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“6V 0.5A”的字样（小灯泡正常发光时电压为6V，电流为0.5A。不考虑温度对小灯泡电阻的影响），电流表量程0～0.6A，电压表量程0～3V，滑动变阻器规格为“20Ω1A”。

(1)电源电压调至8V，闭合开关S₁和S₂，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为2V，此时电流表示数为0.6A，则小灯泡两端电压是多少？R₀的阻值是多少？

(2)电源电压调至7.5V，断开开关S₁，闭合开关S₂，为了保证电路安全，求滑动变阻器的阻值变化范围。

Answer

(1)6V；80Ω；(2)3Ω～8Ω。

【解析】

(1)由电路图知道，闭合开关S1和S2，灯泡L与滑动变阻器R串联后再与R0 并联，电流表测干路电流，电压表测R两端的电压，由于并联电路中各支路两端的电压相等，且串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电压表示数为2V时，小灯泡两端电压是：

UL =U-UR =8V-2V=6V，

此时，通过灯泡的电流是IL =0.5A，由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R0 的电流是：

I0 =I-IL =0.6A-0.5A=0.1A，

由知道，R0 的阻值：

；

(2) 由知道，灯泡的电阻是：

，

断开开关S1，闭合开关S2，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，由于电源的电压U′＞UL，所以，灯泡正常发光时，电路中的电流最大，即I大 =0.5A，此时电路中的总电阻是：

，

由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是：

R小=R总-RL =15Ω-12Ω=3Ω，

当电压表的示数UR大=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，L两端的电压是：

UL′=U′-UR大 =7.5V-3V=4.5V，

由于串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流是：

，

代入数据解得R=8Ω，所以，滑动变阻器的阻值变化范围为3Ω～8Ω。

答：(1)小灯泡两端电压是6V，R0 的阻值是80Ω；

(2)滑动变阻器的阻值变化范围为3Ω～8Ω。