Question

10．如圖是某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的小臺(tái)燈電路圖．S為單刀雙擲開關(guān)，電源電壓為12V，且保持不變，小燈泡的額定功率是6W，電阻R的阻值為6Ω，當(dāng)開關(guān)S接“2”時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，若燈絲電阻不變，試求：
（1）小燈泡的額定電流和燈絲的電阻各是多少？
（2）開關(guān)S接“1”時(shí)，電阻R的功率是多少？1min內(nèi)R產(chǎn)生多少熱量？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S接“2”時(shí)，小燈泡直接接在電源上，小燈泡恰好正常發(fā)光，實(shí)際電壓等于額定電壓，實(shí)際功率等于額定功率，利用P=UI求小燈泡的額定電流，再利用I=$\frac{U}{R}$求燈絲電阻；
（2）開關(guān)S接“1”時(shí)，燈和電阻R串聯(lián)，先利用歐姆定律求電路中電流，再利用P=I²R求電阻R的功率，由Q=W=Pt計(jì)算1min內(nèi)R產(chǎn)生熱量．

解答 解：
（1）由題知，電源電壓U=12V，
由圖知，當(dāng)開關(guān)S接“2”時(shí)，小燈泡直接接在電源上，小燈泡恰好正常發(fā)光，U_額=U=12V，P_額=6W，
由P=UI可得小燈泡的額定電流：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A；
由I=$\frac{U}{R}$得燈絲電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω；
（2）由圖知，開關(guān)S接“1”時(shí)，燈泡和電阻R串聯(lián)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得此時(shí)電路中電流：
I′=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{12V}{24Ω+6Ω}$=0.4A，
所以電阻R的功率：
P_R=（I′）²R=（0.4A）²×6Ω=0.96W；
1min內(nèi)R產(chǎn)生熱量：
Q_R=W_R=P_Rt=0.96W×60s=57.6J．
答：（1）小燈泡的額定電流是0.5A，燈絲的電阻是24Ω；
（2）開關(guān)S接“1”時(shí)，電阻R的功率是0.96W，1min內(nèi)R產(chǎn)生熱量為57.6J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律、電功率和電熱公式的應(yīng)用，分析電路圖得出開關(guān)S接“1”、“2”時(shí)的電路組成及連接方式是關(guān)鍵．