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)，電源和電壓表的 內(nèi)阻不計(jì)．請(qǐng)畫出本題各小問(wèn)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(dòng)滑片 P 置于其 中點(diǎn)，此時(shí)電流表示數(shù) I₂=1.5A，求滑動(dòng)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(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片 P，使燈泡 L 正常發(fā)光，求滑 動(dòng)變阻器消耗的電功率．

Answer 1

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(dòng)滑片P置于其中點(diǎn)，定值電阻R₀與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，如圖2：

電流表測(cè)干路電流，即I=1.5A，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為R′=R，

由并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知：

通過(guò)滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)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)，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，

所以此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U″=U﹣U_L=10V﹣6V=4V，

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