Question

5．如圖所示，電路的輸入端電壓為12V，燈泡L上標(biāo)有“4V  4W”，滑動變阻器的最大電阻R=8Ω．
求：
（1）斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入的阻值及滑動變阻器消耗的電功率．
（2）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器上、下兩部分的阻值及滑動變阻器消耗的總功率．

Answer 1

分析 （1）斷開S時，變阻器和燈泡串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，求出燈泡的額定電流即電路電流，再根據(jù)串聯(lián)電路的知識求出變阻器的電壓和電阻，然后由功率公式求出變阻器消耗的功率；
（2）S閉合時，變阻器下部分和燈泡并聯(lián)再與上部分并聯(lián)，根據(jù)串并聯(lián)電路的知識求出變阻器上下的阻值，最后由功率公式求總功率；

解答 解：（1）斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，電路中的電流${I}_{1}^{\;}=\frac{P}{U}=\frac{4}{4}A=1A$
變阻器兩端的電壓${U}_{R}^{\;}=U-{U}_{L}^{\;}=12-4=8V$
變阻器接入電路的阻值$R=\frac{{U}_{R}^{\;}}{I}=\frac{8}{1}Ω=8Ω$
變阻器消耗的電功率${P}_{R}^{\;}={U}_{R}^{\;}I=8×1=8W$
（2）閉合S，設(shè)下部分電阻為x，上部分電阻8-x
燈泡電阻${R}_{L}^{\;}=\frac{{U}_{\;}^{2}}{P}=\frac{{4}_{\;}^{2}}{4}=4Ω$
并聯(lián)部分的電阻$\frac{4x}{4+x}$
根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)：$\frac{8}{4}=\frac{8-x}{\frac{4x}{4+x}}$
解得：x=4Ω
變阻器上下兩部分的阻值分別是4Ω
變阻器消耗的總功率$P=\frac{{8}_{\;}^{2}}{4}+\frac{{4}_{\;}^{2}}{4}=20W$
答：（1）斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入的阻值8Ω及滑動變阻器消耗的電功率8W．
（2）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器上、下兩部分的阻值均為4Ω及滑動變阻器消耗的總功率20W

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是要掌握好電路的連接關(guān)系，能正確使用歐姆定律來計算電流，會用功率公式求功率．