Question

2．如圖所示，電源電壓為6V，且保持不變．已知滑動變阻R₂的最大電阻為10Ω，定值電阻R₁阻值為8Ω，小燈泡L上標有“3V 1.5W”字樣，求：
（1）燈泡正常工作的電流是多少？
（2）當S₂閉合，S₁、S₃斷開時，要使燈泡正常發(fā)光，滑動變阻器接入電路中的阻值為多大？
（3）當S₁、S₂、S₃都閉合時，整個電路消耗的最小功率是多少？

Answer 1

分析 （1）由P=UI計算燈泡正常工作電流；
（2）當S₂閉合，S₁、S₃斷開時，燈L和滑動變阻器串聯(lián)；燈泡正常工作時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的電流．根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可求滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值；
（3）當S₁、S₂、S₃都閉合時，R₀與滑動變阻器并聯(lián)；利用并聯(lián)電路的電壓特點和功率公式即可求出整個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S₂閉合，S₁、S₃斷開時，R₂與燈泡L串聯(lián)，燈泡正常工作時，此時燈泡兩端的電壓等于額定電壓3V，
由串聯(lián)電路電流特點可知，電路中的電流為：I=I_滑=I_額=0.5A，
由串聯(lián)電路電壓特點可得滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_額=6V-3V=3V，
由歐姆定律可得，滑動變阻器接入電路中的阻值為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω；
（3）當S₁、S₂、S₃都閉合時，R₁與R₂并聯(lián)，此時R₀與滑動變阻器并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點可知：
U₀=U_滑=U=6V，
則R₀的功率：P₀=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（6V）^{2}}{8Ω}$=4.5W，
當滑動變阻器連入阻值最大時，變阻器的功率最�。篜_滑最小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{滑大}}$=$\frac{（6V）^{2}}{10Ω}$=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）滑動變阻器接入電路中的阻值為6Ω；
（3）整個電路消耗的最小功率是8.1W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律和電功率的計算，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時電路連接方式的辨別和電流表示數(shù)的確定．