Question

如圖所示，電源電壓為12V，并且保持不變，滑動變阻器的最大阻值為18Ω，R為12Ω，小燈泡上標有“6V 3W”字樣．求：
（1）燈泡的電阻和正常工作時的電流是多少？
（2）當S閉合，S₁、S₂都斷開時，要使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路中的阻值為多大？
（3）當S閉合，S₁、S₂都斷開時，調節滑動變阻器，使整個電路消耗的總功率為最小，這個最小值是多少？
（4）閉合S、S₁、S₂，調節滑動變阻器，此時電流表示數為2.5A，求此時滑動變阻器的阻值．

Answer 1

【答案】分析：（1）由小燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據I=求出燈泡正常工作時的電流，根據歐姆定律求出燈泡的電阻．
（2）當S閉合，S₁、S₂都斷開時，燈L和滑動變阻器串聯；燈泡正常工作時的電流和額定電流相等，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值．
（3）根據P=可知，當S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器接入電路的電阻最大時整個電路消耗的總功率為最小，根據電阻的串聯特點求出總電阻，利用電功率公式求出這個最小值．
（4）當閉合S、S₁、S₂時，R與滑動變阻器并聯，電流表測干路電流；根據歐姆定律求出通過R的電流，根據并聯電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，再根據歐姆定律求出此時滑動變阻器的阻值．
解答：解：（1）燈泡正常工作時的電流I_額===0.5A，
燈泡的電阻R_L===12Ω；
（2）當S閉合，S₁、S₂都斷開時，等效電路圖如圖所示：

∵燈泡正常工作，
∴電路中的電流I=I_額=0.5A，
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_額=12V-6V=6V，
∴R_滑===12Ω；
（3）當S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器接入電路的電阻最大時整個電路消耗的總功率為最小，
電路的最小功率P====4.8W；
（4）當閉合S、S₁、S₂時，等效電路圖如圖所示：

通過R的電流I===1A，
通過滑動變阻器的電流I_滑′=I-I=2.5A-1A=1.5A，
滑動變阻器接入電路的電阻R_滑′===8Ω．
答：（1）燈泡的電阻為12Ω；正常工作時的電流為0.5A；
（2）當S閉合，S₁、S₂都斷開時，要使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路中的阻值為12Ω；
（3）當S閉合，S₁、S₂都斷開時，滑動變阻器接入電路的電阻最大時整個電路消耗的總功率最小為4.8W；
（4）閉合S、S₁、S₂，電流表示數為2.5A時，此時滑動變阻器的阻值為8Ω．
點評：本題考查了串聯電路的特點和并聯電路的特點以及歐姆定律、電功率的計算，關鍵是開關閉合、斷開時電路串并聯的辨別和知道燈泡正常工作時的電壓和額定電壓相等、此時的電流和額定電流相等．