Question

14．如圖所示，電源電壓為6V，且保持不變．已知滑動(dòng)變阻R的最大電阻為10Ω，定值電阻R₀阻值為8Ω，小燈泡L上標(biāo)有“3V 1.5W”字樣，求：
（1）燈泡正常工作的電流是多少？
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，要使燈泡正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為多大？
（3）當(dāng)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，整個(gè)電路消耗的最小功率是多少？

Answer 1

分析 （1）由P=UI計(jì)算燈泡正常工作電流；
（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)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI可求燈泡正常工作時(shí)的電流．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)；利用并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和功率公式即可求出整個(gè)電路消耗的最小功率．

解答 解：
（1）由題知燈泡的額定電壓和額定功率，由P=UI可得燈泡正常工作電流：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.5W}{3V}$=0.5A；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，等效電路圖如圖所示：

燈泡正常工作時(shí)，此時(shí)燈泡兩端的電壓等于額定電壓3V，
由串聯(lián)電路電流特點(diǎn)可知，電路中的電流為：I=I_滑=I_額=0.5A，
由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可得滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_額=6V-3V=3V，
由歐姆定律可得，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω；
（2）閉合S、S₁、S₂時(shí)，等效電路圖如圖所示：

此時(shí)R₀與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：
U₀=U_滑=U=6V，
則R₀的功率：P₀=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（6V）^{2}}{8Ω}$=4.5W，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入阻值最大時(shí)，變阻器的功率最�。篜_滑最小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{（6V）^{2}}{10Ω}$=3.6W，
所以電路的最小功率：P_總最小=P₀+P_滑最小=4.5W+3.6W=8.1W．
答：（1）燈泡正常工作的電流是0.5A；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，要使燈泡正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為6Ω；
（3）當(dāng)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，整個(gè)電路消耗的最小功率是8.1W．

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)以及歐姆定律和電功率的計(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．