如图所示的电路中,电源电压恒为12V,小灯泡标有“8V 4W”字样,滑动变阻器R1的阻值范围是0~60Ω,R2为30Ω,求:
(1)S1、S2都断开,要使小灯泡正常发光,滑动变阻器R1接入电路的电阻应为多少?
(2)S1、S2都闭合时,在什么条件下整个电路中消耗的电功率最小?这个电功率是多少?
网友回答
解:灯泡电阻RL===16Ω,灯泡正常发光时的电流IL===0.5A;
(1)S1、S2都断开时等效电路图如图甲所示,灯泡正常发光,则电路电流
I=IL=0.5A,滑动变阻器两端的电压U1=U-UL=12V-8V=4V,
此时滑动变阻器接入电路的电阻R1===8Ω;
答:小灯泡正常发光时,滑动变阻器R1接入电路的电阻时是8Ω.
(2)S1、S2都闭合时等效电路图如图乙所示,由并联电路特点知,
滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值60Ω时,电路电阻R最大,
由并联电路特点知:=+,R===20Ω,
电路消耗的最小功率P最小===7.2W;
答:滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时电路消耗的功率最小,最小功率为7.2W.
解析分析:(1)已知灯泡的额定电压和额定功率,根据公式R=可求出灯泡的电阻,根据公式I=可求灯泡正常发光时的电流;
(2)分析电路结构,画出S1、S2都断开时的等效电路图,由串联电路的特点求出滑动变阻器两端的电压,然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值;
(3)分析电路结构,画出S1、S2都闭合时的等效电路;电源电压一定,由P=知,电路电阻最大时,电路消耗的电功率最小;根据串并联电路的特点求出电路的最大阻值,然后求出电路消耗的最小功率.
点评:本题考查电阻、电流、电功率等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是判断出开关断开与闭合时电路的连接情况,要记住串联电路电压和并联电路电流的规律.