Question

如圖電路，電源電壓保持不變，紅燈規格為“6V、3W”，綠燈“6V、6W”，滑動變阻器標有“18Ω、1.5A”．當閉合開關S、S₁、S₂滑動變阻器的滑片P移至b端時，兩燈都正常發光．
（1）電源電壓是多少？
（2）滑動變阻器和開關處于什么狀態時，電路消耗的功率最小，最小功率為多大？

Answer 1

分析：（1）當閉合開關S、S₁、S₂，滑動變阻器的滑片P移至b端時，兩燈泡并聯，根據并聯電路的電壓特點和燈泡正常發光時的電壓與額定電壓相等確定電源的電壓；
（2）知道兩燈泡的額定電壓和額定功率，根據P=

U2

R

求出兩燈泡的電阻；比較兩燈泡的電阻，電阻大的燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯時電路中的總電阻最大，根據P=

U2

R

可知電路中的電功率最小，然后根據電阻的串聯和電功率公式求出其大小．

解答：解：（1）當閉合開關S、S₁、S₂，滑動變阻器的滑片P移至b端時，兩燈泡并聯，
∵并聯電路中各支路兩端的電壓相等，且兩燈泡均正常發光，
∴電源的電壓U=U_L額=6V；
（2）由P=

U2

R

可得，兩燈泡的電阻分別為：
R_紅=

U額2

P紅

=

(6V)2

3W

=12Ω，R_綠=

U額2

P綠

=

(6V)2

6W

=6Ω，
∵R_紅＞R_綠，
∴當S、S₁閉合、S₂斷開，滑片P在a端時，滑動變阻器與紅燈串聯，此時總電阻最大，電路中的電功率最小，
P_min=

U2

R滑+R紅

=

(6V)2

18Ω+12Ω

=1.2W．
答：（1）電源電壓為6V；
（2）當S、S₁閉合、S₂斷開，滑片P在a端時，該電路中的總功率最小，最小電功率為1.2W．

點評：本題考查了串聯電路和并聯電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是知道燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等以及開關閉合、斷開時電路連接方式的判斷，難點是電路最小功率的判斷．