Question

1．如圖所示，電源電壓為12V，并且保持不變，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為18Ω，R₀=12Ω，小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣．（不考慮溫度對(duì)電阻的影響）求：
（1）燈泡的電阻為多大？
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，要使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為多大？
（3）閉合S、S₁、S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為14.4W時(shí)，電流表的示數(shù)為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$得到燈泡電阻；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，燈L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)；燈泡正常工作時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可求滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值．
（3）當(dāng)閉合S、S₁、S₂時(shí)，R₀與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，應(yīng)用電功率公式與歐姆定律、并聯(lián)電路特點(diǎn)求出電流表示數(shù)．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡的電阻為：
R_L=$\frac{{U}_{L額}^{2}}{{P}_{L額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，等效電路圖如圖所示：

燈泡正常工作，
此時(shí)燈泡兩端的電壓U_額=6V，電路中的電流為：
I_額=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_額=12V-6V=6V，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{額}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（3）閉合S、S₁、S₂時(shí)，等效電路圖如圖所示：

由P=UI可知，通過滑動(dòng)變阻器的電流：I_滑=$\frac{{P}_{滑}}{U}$=$\frac{14.4W}{12V}$=1.2A，
通過定值電阻的電流：I₀=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{12V}{12Ω}$=1A，
電流表示數(shù)：I=I_滑+I₀=1.2A+1A=2.2A；
答：（1）燈泡的電阻為12歐姆；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，要使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為12歐姆；
（3）閉合S、S₁、S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為14.4W時(shí)，電流表的示數(shù)為2.2A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律的計(jì)算，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路連接方式的辨別和電流表示數(shù)的確定．