Question

18．興趣小組在活動(dòng)課上，需用一個(gè)燈泡來(lái)照明，小明找來(lái)一個(gè)規(guī)格為“6V 1A”的小燈泡，小剛拿到一個(gè)電壓為18V的電源．指導(dǎo)老師拿來(lái)了規(guī)格“20Ω 0.5A”從廢舊滑動(dòng)變阻器拆下電阻線，若燈電阻為6Ω，電阻線電阻為0.5Ω/cm．
（1）若要燈正常發(fā)光，需串聯(lián)一個(gè)多長(zhǎng)的電阻線？
（2）上述做法可能產(chǎn)生什么后果？
（3）若電阻線足夠長(zhǎng)，怎樣做才能避免這樣的后果？（文字說(shuō)明、作圖說(shuō)明都可）

Answer 1

分析 （1）由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)求出電阻線的阻值，進(jìn)一步求出電阻線的長(zhǎng)度．
（2）根據(jù)燈泡的額定電流和電阻絲的最大允許電流進(jìn)行分析．
（3）根據(jù)影響電阻大小的因素，長(zhǎng)度、材料、橫截面積、溫度進(jìn)行分析，結(jié)合歐姆定律進(jìn)行解答．

解答 解：（1）由歐姆定律得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω，
當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，電阻線分得的電壓：
U_線=U-U_額=18V-6V=12V，
電阻線的電阻：
R_線=$\frac{{U}_{線}}{{I}_{額}}$=$\frac{12V}{1A}$=12Ω，
電阻線的長(zhǎng)度L=$\frac{12Ω}{0.5Ω/cm}$=24cm．
（2）由題意可知，燈泡的額定電流為1A，而電阻線的最大允許電流為0.5A，
所以此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的電阻線容易燒斷．
（3）要想使燈泡正常發(fā)光，則電路中的電流應(yīng)為1A，根據(jù)影響電阻大小的因素可知，
當(dāng)其他條件不變時(shí)，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，橫截面積增大為原來(lái)的2倍時(shí)，總電阻不變，
但允許通過(guò)的電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，即截取兩根48cm的電阻線并聯(lián)．
答：（1）要使小燈泡正常發(fā)光，需要串聯(lián)一根24cm的電阻線．
（2）見(jiàn)解答；
（3）見(jiàn)解答．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的計(jì)算，關(guān)鍵是理解滑動(dòng)變阻器和燈泡銘牌參數(shù)的含義，并能根據(jù)影響電阻大小的因素設(shè)計(jì)電路．