Question

如圖所示電路中，電源兩端的電壓和燈絲的電阻均保持不變，定值電阻R₁=25W。只閉合開關(guān)S₁時(shí)，燈L正常發(fā)光；只閉合開關(guān)S₃時(shí)，燈L的實(shí)際功率為其額定功率的，R₂消耗的功率為0.5W；改變?nèi)齻�(gè)開關(guān)的狀態(tài)，在保證R₁工作的條件下，若R₁消耗的最大功率和最小功率之比為4∶1。求：

電源兩端的電壓U；
（請畫出相關(guān)的等效電路圖）

Answer 1

（1）12.5W（2）10V

試題分析：（1）只閉合開關(guān)S₁時(shí)，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。           
只閉合開關(guān)S₃時(shí)，電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。                  1分

由題意可知 ，所以I_額=4I ①          1分
同時(shí)對于圖1、2所示的兩電路狀態(tài)有
I_額R_燈=I（R₁+ R₂+ R_燈）  ②          1分
保證R₁處于工作狀態(tài)，有如下三種電路情況：
第一，開關(guān)S₃閉合，如圖2所示；
第二，開關(guān)S₂、S₃閉合，如圖3所示；
第三，開關(guān)S₁、S₂、S₃均閉合，如圖4所示。
對圖2、圖3、和圖4分析可知，處于圖2所示的狀態(tài)時(shí)R₁消耗的功率最小，記為P_1小；處于圖3、圖4所示的狀態(tài)時(shí)，R₁消耗的功率等大，均為最大功率，記為P_1大。所以依題意有
，解得R₂+R_燈=25W……③         1分
聯(lián)立上述三式，可解得：R_燈=12.5W， R₂=12.5W。          1分
（2）對圖2所示電路狀態(tài)有
P₂=I²R₂=0.5W，解得I=0.2A。
對此電路狀態(tài)根據(jù)歐姆定律有
U=I（R₁+ R₂+ R_燈）=0.2A×（25W+12.5W+12.5W）=10V。     1分
點(diǎn)評：解題的基礎(chǔ)在于弄清不同開關(guān)斷閉時(shí)的電路狀態(tài)，解題的關(guān)鍵在于如何把題目已知的關(guān)系用公式表達(dá)出來，并進(jìn)一步進(jìn)行推導(dǎo)．