如图所示,电源电压为12V,并且保持不变,滑动变阻器的最大阻值为18Ω,小灯泡上标有“6V?3W”字样.求:
(1)灯泡的电阻和正常工作时的电流是多少?
(2)当S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路中的阻值为多大?
(3)保持滑动变阻器的位置不变,闭合S、S1、S2,此时电流表示数变化了1A,求R0的阻值是多少?
(4)闭合S、S1、S2,调节滑动变阻器,使整个电路消耗的总功率为最小,这个最小值是多少?
网友回答
解:(1)已知灯泡的额定电压为6V,额定功率为3W.
R灯===12Ω.
I额===0.5A.
(2)当S闭合,S1、S2都断开时,灯L和滑动变阻器串联,此时小灯泡正常工作,所以其两端的电压为6V,滑动变阻器中的电流与小灯泡中的电流相等,为其额定电流:0.5A.
则滑动变阻器两端的电压:U滑=U-U额=12V-6V=6V.
滑动变阻器此时接入电路的阻值:R滑===12Ω.
(3)闭合S、S1、S2时,R0与滑动变阻器并联.此时与原来相比电路的总电阻减小,所以电路中的电流增大.
原来为0.5A.所以现在电路中的电流:I=I额+1A=0.5A+1A=1.5A.
由于此时滑动变阻器与R0两端的电压均等于电源电压:12V.此时滑动变阻器接入电路的阻值为12Ω.
此时滑动变阻器的电流:I滑===1A.
由于两者串联,电路的总电流为1.5A,所以通过R0的电流:I0=I-I滑=1.5A-1A=0.5A.
则电阻R0的阻值:R0===24Ω.
(4)闭合S、S1、S2,当滑动变阻器的滑片调到b端时,整个电路消耗的功率最小
I最小=I0+IR=+=A.
P最小=UI最小=12V×A=14W.
答:(1)灯泡的电阻是12Ω;灯泡正常工作时的电流0.5A.
(2)当S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路中的阻值为12Ω.
(3)保持滑动变阻器的位置不变,闭合S、S1、S2,R0的阻值是24ΩΩ.
(4)闭合S、S1、S2,整个电路消耗的总功率的最小值是14W.
解析分析:(1)根据小灯泡的额定电压和额定功率的值,结合电功率的计算公式:P=UI,即可求出其额定电流.
(2)明确S1、S2都断开时,灯L和滑动变阻器的连接方式:串联.要求灯泡正常工作时,滑动变阻器接入电路中的阻值.就需要知道此时滑动变阻器两端的电压和电流.
通过串联电路的特点,利用灯泡的电流和电压来求出滑动变阻器的电流和电压,进而求出滑动变阻器的电阻值.
(3)明确闭合S、S1、S2时,电路的连接方式,通过题目中告诉的电流的变化,求出此时电路中通过电阻R0与滑动变阻器的电流是多少.利用欧姆定律求出R0的阻值.
(4)当电路中的电阻最大时,电流最小此时的总功率最小.
点评:在此题中,不同开关的闭合与断开,造成了电路的连接方式发生了改变,明确每种情况下的连接方式是解决此题的关键,也是难点所在.