Question

【題目】如圖所示，小燈泡L標(biāo)有“6V 3W”的字樣，不考慮燈絲電阻的變化，滑動變阻器的最大阻值R為12Ω，電源電壓保持不變。當(dāng)S閉合，S1、S2斷開，滑片P滑到中點時，小燈泡恰好正常發(fā)光。保持滑片P的位置不變，閉合S、S1、S2，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)變化了2.5A。求：

(1)小燈泡正常發(fā)光時的電流；

(2)電源電壓；

(3)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2都閉合時，電路消耗總功率的最小值。

Answer 1

【答案】(1)0.5A；(2)9V；(3)20.25W

【解析】

(1)小燈泡正常發(fā)光的電流

(2)當(dāng)S閉合、S1、S2斷開時，小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電阻R0斷路，滑片P滑到中點時，小燈泡恰好正常發(fā)光，電路中的電流為0.5A，此時滑動變阻器的電阻

而滑動變阻器兩端的電壓

U1=IR1=0.5A×6Ω=3V

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點，電源電壓

U=U額+U1=6V+3V=9V

(2)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2都閉合時，滑動變阻器與電阻R0并聯(lián)，燈泡L被短路。滑片P的位置保持不變時，通過滑動變阻器的電流

那么此時干路的電流

Iˊ=I+2.5A=0.5A+2.5A=3A

通過電阻R0的電流

I0= Iˊ-I2=3A-1.5A=1.5A

在并聯(lián)電路中，電路中的電流越小，電路的總功率越小，而滑動變阻器阻值變化，對電阻R0的電流沒有影響，所以當(dāng)變阻器的阻值為最大值時，電路中的電流最小，此時通過變阻器的電流

干路中的電流

Iˊˊ= I0+I3=1.5A+0.75A=2.25A

此時電路的總功率最小，最小功率

Pmin=U Iˊˊ=9V×2.25A=20.25W

答：(1)小燈泡正常發(fā)光時的電流是0.5A；

(2)電源電壓為9V；

(3)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2都閉合時，電路消耗總功率的最小值20.25W。