Question

15．某家用電器的電路模型如圖所示，在一般情況下，只需燈光照明，電源電壓為18V，R₁為定值電阻，R₂為發(fā)熱電阻絲改成的滑動(dòng)變阻器，其上標(biāo)有“30Ω 3A”字樣，電流表A₂的量程為0～3A，燈泡上標(biāo)有“6V  0.5A”的字樣．
（1）求燈泡正常工作時(shí)的電阻；
（2）閉合S，斷開S₁、S₂，燈泡正常發(fā)光，求R₁的阻值；
（3）S、S₁、S₂均閉合時(shí)，求R₂接入電路的最小值．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡上標(biāo)有“6V 0.5A”的字樣的含義，根據(jù)歐姆定律即可求出燈正常工作時(shí)的電阻；
（2）分析閉合S，斷開S₁、S₂電路的連接，此時(shí)燈泡正常工作，從而可以判斷出燈泡兩端的電壓，利用串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)計(jì)算出電阻R₁兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出R₁的阻值；
（3）分析S、S₁、S₂均閉合時(shí)電路的連接，電流表A₂測(cè)干路中的總電流．根據(jù)其量程確定干路的最大電流，利用并聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)求出通過電阻R₁的電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點(diǎn)求出通過滑動(dòng)變阻器的最大電流，根據(jù)歐姆定律求其允許的連入電路的最大電阻．

解答 解：（1）燈泡上標(biāo)有“6V 0.5A”的字樣，表示燈的額定電壓為6V，燈的額定功率為0.5A，
則燈泡正常工作時(shí)的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（2）閉合S，斷開S₁、S₂，燈泡L與電阻R₁串聯(lián)，而此時(shí)燈泡正常工作，
則此時(shí)電路中的電流為I=I_額=0.5A，燈泡兩端的電壓為U_L=U_額=6V，而電源電壓為U=18V，
因串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，
則電阻R₁兩端的電壓為：U₁=U-U_L=18V-6V=12V，
由I=$\frac{U}{R}$可得電阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω．
（3）S、S₁、S₂均閉合時(shí)，燈短路，電阻R₁和滑動(dòng)變阻器R₂并聯(lián)，電源電壓為U=18V，
則U₁=U₂=U=18V，
通過R₁的電流：
I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}=\frac{18V}{24Ω}$=0.75A，
電流表A₂測(cè)干路中的總電流，電流表A₂的量程為0～3A，
根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過變阻器的最大電流為：
I_滑大=I_總大-I₁=3A-0.75A=2.25A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，變阻器允許接入電路中的最小電阻：
R_滑小=$\frac{U}{{I}_{滑大}}$=$\frac{18V}{2.25A}$=8Ω．
答：（1）燈泡正常工作時(shí)的電阻為 12Ω；
（2）閉合S，斷開S₁、S₂，燈泡正常發(fā)光，R₁的阻值為24Ω；
（3）S、S₁、S₂均閉合時(shí)，R₂接入電路的最小值為8Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題串聯(lián)、并聯(lián)電路規(guī)律和歐姆定律及電功率公式的運(yùn)用，關(guān)鍵是正確識(shí)別電路．