Question

如圖甲所示的電路中，燈泡的額定電壓為9V，燈泡的I-U關系如圖乙
所示；電壓表的量程為0～15v，電流表的量程為0～0.6A，變阻器R的最
大電阻為100Ω．求：

（1）只閉合S_l，燈泡正常工作，定值電阻R₀消耗的功率P₀=2.8W，R₀的電阻和電源電壓．
（2）只閉合S₂，在電表的示數不超過量程，燈泡兩端的電壓不超過額定值的情況下，電路消耗的最大功率及變阻器連入電路中的最大電阻各為多少．

Answer 1

（1）17.5Ω；16v（2）6.4W；75Ω

試題分析：（1）只閉合S_l時，定值電阻R₀與燈泡L串聯，
∵燈泡正常發光，∴燈泡兩端的電壓U_L=9V，由圖乙可知，電路中的電流I=0.4A，
∵P=I²R，且P₀=2.8W，∴R₀的電阻：
根據歐姆定律可得，R₀兩端的電壓：U₀=IR₀=0.4A×17.5Ω=7V，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，∴電源的電壓：U=U_L+U₀=9v+7v=16v；
（2）只閉合S₂時，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，
∵串聯電路中各處的電流相等，且燈泡的正常發光時的電流為0.4A，電流表的量程為0～0.6A，
∴電路中的電流為0.4A時，電路消耗的功率最大，
則P_最大=UI=16V×0.4A=6.4W；
當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電壓表的示數最大，即U_R=15V，
此時燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R=16V-15V=1V，
由圖2可知，電路中的電流I′=0.2A，
則滑動變阻器接入電路中的最大電阻：