Question

在圖中所示的電路中，電源電壓為18伏，定值電阻R₁的阻值為12歐，閉合電鍵S，電流表的示數為0.5安。電流表、電壓表的表盤如圖22（a）、（b）所示。求：
① 電阻R₁兩端的電壓；     ② 電阻R₂消耗的電功率；
③ 現有兩個滑動變阻器，A：“50歐 2安”和 B：“150歐 1安”，請選擇其中一個替換定值電阻R₁或R₂。 要求：選擇適當的量程，閉合電鍵后，移動變阻器的滑片，在保證各元件都能正常工作的情況下，使電流表和電壓表V₁都能達到各自的最大值，且使電壓表V₂的變化量最大。
第一，為滿足上述要求，應選用滑動變阻器__________（選填“A”或“B”）替換定值電阻___________________（選填“R₁”或“R₂”）。
第二，算出電路中電壓表V₂的最大變化量 △U₂。

Answer 1

①I=I₁=I₂=0.5A
U₁＝I₁R₁＝0.5A×12Ω＝6V
② U₂＝U－U₁＝18V－6V＝12V
P₂= U₂I₂＝12 V×0.5A=6W
③ B    R₁
R₂= U₂/I=12V/0.5A＝24Ω
當I =0.6A時，
U_2最大＝IR₂＝0.6A×24Ω＝14.4V
當R₁＝150Ω時，
       
所以 ，U_1最大＝15V ，
U_2最小＝U－U_1最大＝18V－15V＝3V
△U₂＝U_2最大－U_2最小＝14.4V－3V＝11.4V   

試題分析：由題意知電阻R₁、R₂串聯，R₁＝12Ω，U=18V，I=0.5A，①因串聯電路電流處處相等，故 I=I₁=I₂=0.5A            
則R₁兩端電壓U₁＝I₁R₁＝0.5A×12Ω＝6V 。② 因串聯電路總電壓等于各串聯導體兩端電壓之和，故U₂＝U－U₁＝18V－6V＝12V，R₂消耗的電功率P₂= U₂I₂＝12 V×0.5A=6W。③電阻R₂= U₂/I=12V/0.5A＝24Ω，
當I =0.6A時， U_2最大＝IR₂＝0.6A×24Ω＝14.4V
當R₁＝150Ω時，
由串聯分壓   得    
所以 ，U_1最大＝15V ，U_2最小＝U－U_1最大＝18V－15V＝3V ，△U₂＝U_2最大－U_2最小＝14.4V－3V＝11.4V。