Question

（10分）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．請畫出本題各小問的等效電路圖．

（1）只閉合開關(guān)S₁時，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，此時電流表示數(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，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

（1）6V；（2）40Ω；（3）2.4W

試題分析：（1）只閉合開關(guān)S₁時，只有定值電阻R₀連入，電路可簡化為：

由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，定值電阻R₀與滑動變阻器并聯(lián)，電路簡化為：

電流表測干路電流I=1.5A，滑動變阻器連入電路的阻值為R′=R，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′="U/" I′=10V/0.5A=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，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接在電源兩端，電路簡化為如圖所示：

∵燈泡L正常發(fā)光時，則U_L=U_額=6V，由P=UI得：燈泡L正常發(fā)光的電流I_L=P_額/U_L=3.6W/6V=0.6A，
∴此時滑動變阻器兩端的電壓U″=U﹣U_L=10V﹣6V=4V，滑動變阻器的電功率利用P=UI_L=4V×0.6A=2.4W．