Question

如圖所示，是某電器設(shè)備的一部分電路．已知電源電壓和燈泡的阻值均保持不變，定值電阻R₀=10Ω，燈泡L上標(biāo)有“6V 3.6W”的字樣．開關(guān)S₂為單刀雙擲開關(guān)，電源不變．請畫出本題各小問的等效電路圖．

（1）只閉合開關(guān)S₁時(shí)，電流表示數(shù)I₁=1A，求電源電壓；

（2）在不損壞電流表及電源的情況下，閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂接“a”，移動滑片P置于其中點(diǎn)，此時(shí)電流表示數(shù)I₂=1.5A，求滑動變阻器的最大阻值；

（3）當(dāng)開關(guān)S₁斷開，開關(guān)S₂接“b”時(shí)，移動滑動變阻器滑片P，使燈泡L正常發(fā)光，求滑動變阻器消耗的電功率．

Answer 1

解答：  解：（1）只閉合開關(guān)S₁時(shí)，只有定值電阻R₀連入，如圖1：

根據(jù)歐姆定律得：電源的電壓U=U₀=I₀R₀=1A×10Ω=10V；

（2）閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂接“a”，移動滑片P置于其中點(diǎn)，定值電阻R₀與滑動變阻器并聯(lián)，如圖2：

電流表測干路電流，即I=1.5A，滑動變阻器連入電路的阻值為R′

由并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知：

通過滑動變阻器的電流I′=I﹣I0=1.5A﹣1A=0.5A，

由歐姆定律得：R′===20Ω．

則滑動變阻器的最大阻值R=2R′=2×20Ω=40Ω．

（3）當(dāng)開關(guān)S₁斷開，開關(guān)S₂接“b”時(shí)，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接在電源兩端，如圖3：

∵燈泡L正常發(fā)光時(shí)，則U_L=U_額=6V，

由P=UI得：燈泡L正常發(fā)光的電流I_L===0.6A，

∵串聯(lián)電路兩端的電壓等于串聯(lián)的各部分電路兩端的電壓之和，

∴此時(shí)滑動變阻器兩端的電壓U″=U﹣U_L=10V﹣6V=4V，

∴此時(shí)滑動變阻器的電功率利用P=U″I_L=4V×0.6A=2.4W．

答：（1）電源電壓為6V；

（2）滑動變阻器的最大阻值為40Ω；

（3）滑動變阻器消耗的電功率為2.4W．