某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示,电源电压为4.5V且不变,电压表量程“0~3V”,电流表量程“0~0.6A”,滑动变阻器R的规格为“15Ω lA”,灯泡L标有“3V 1.5W”字样(忽略灯丝电阻变化),在不损坏电路元件的情况下.
求:
(1)滑动变阻器阻值变化的范围;
(2)灯泡的最小功率;
(3)该电路的最大功率.
(1)①由已知:灯的最大电流:I额===0.5A,
因为R、L和电流表串联,所以电路中的最大电流为:Imax=0.5A.
电路中的最小电阻为:R总最小===9Ω,
∵P=UI,I=,
∴灯的电阻:R灯===6Ω,
滑动变阻器的电压最小电阻为:
R滑最小=R总最小-R灯=9Ω-6Ω=3Ω.
②电压表测量滑动变阻器两端的电压,所以滑动变阻器的电压最大值为U=3V,此时滑动变阻器的阻值最大,电路中的电流最小:
Imin=I灯====0.25A,
∵I=,
∴滑动变阻器的最大值为:R滑最大===12Ω.
所以滑动变阻器阻值变化的范围是3~12Ω.
(2)∵P=UI,I=,
∴灯泡的最小功率为:
P灯最小=×R灯=(0.25A)2×6Ω=0.375W.
(3)电路的最大功率为
P总最大=U总×Imax=4.5V×0.5A=2.25W.
答:(1)滑动变阻器阻值变化的范围是3~12Ω;
(2)灯泡的最小功率是0.375W;
(3)该电路的最大功率是2.25W.
(1)①知道灯泡的额定电压和额定功率,求出灯泡额定电流,即求出电路的最大电流,求出电路的最小电阻;知道灯泡的额定电压和额定功率,求出灯泡的电阻,求出滑动变阻器的最小电阻.
②知道滑动变阻器的最大电压,又知道电源电压,求出灯泡的最小电压,知道灯泡的电阻,求出灯泡的最小电流,求出电路的最大电阻,求出滑动变阻器的最大电阻.
(2)知道灯泡的最小电流和电阻,根据P=I2R,求出灯泡的最小功率.
(3)知道电路的最大电流和总电压,根据P=UI求出电路的最大功率.
点评:本题利用灯泡的额定功率和额定电压求出额定电流,来确定电路的最大电流,来确定最小电阻,求出滑动变阻器的最小电阻;利用滑动变阻器的最大电压,确定灯泡的最小电压,确定灯泡的最小电流,确定电路的最大电阻,求出滑动变阻器的最大电阻;以上两个部分是解决本题的关键.