Question

如图所示，电源电压恒定不变，已知滑动变阻器R₁的最大阻值为20Ω，小灯泡L上标有“8V 4W”字样，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V．灯泡电阻不随温度变化，求：
（1）灯泡电阻多大？
（2）闭合S₁、断开S₂，滑动变阻器滑片在最右端时，此时灯泡的实际功率为1W，求电源电压？
（3）闭合S₁、S₂，要保证电路中各元件安全，求滑动变阻器的取值范围．

Answer

（1）由灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，根据R=求出灯泡的电阻，根据欧姆定律求出灯泡的额定电流．
（2）当闭合S1、断开S2，滑动变阻器滑片在最右端时，灯泡和滑动变阻器的最大阻值串联；根据根据灯泡的实际功率求出电路中的电流，再根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电源的电压．
（2）闭合S1、S2时，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；根据灯泡的额定电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，利用欧姆定律求出电路的最小电阻，利用串联电路的电阻特点求出滑动变阻器接入电路的最小值；根据串联电路电阻的分压特点可知滑动变阻器接入电路的电阻最大时两端的电压为3V，求出灯泡两端的电压，进一步求出电路的电流，根据公式R=求出滑动变阻器接入电路的最大阻值．
【解析】
（1）灯泡的电阻RL===16Ω，
灯泡的额定电流IL额===0.5A；
（2）当闭合S1、断开S2，滑动变阻器滑片在最右端时，等效电路图如图所示：

电路中的电流为I===0.25A，
电源的压为U=I（R+RL）=0.25A×（20Ω+16Ω）=9V；
（3）灯泡的额定电流为0.5A，电流表的量程为0.6A，
所以电路中的最大电流为I最大=0.5A；
电路中的最小阻值为R′===18Ω，
所以滑动变阻器接入电路的最小值为R最小=R′-RL=18Ω-16Ω=2Ω；
滑动变阻器接入电路的阻值最大时电压表示数应等于3V，此时灯泡两端电压为：UL=9V-3V=6V，
此时电路中的电流为I1===A，
滑动变阻器接入电路的最大阻值为：
R最大===8Ω；
故滑动变阻器接入电路的阻值范围为2Ω～8Ω．
答：（1）灯泡电阻为16Ω；  
（2）电源电压为9V；
（3）闭合S1、S2，要保证电路中各元件安全，滑动变阻器的取值范围2Ω～8Ω．