Question

【題目】如圖所示電路，電源電壓恒定，小燈泡L標有“6V 3W”字樣，滑動變阻器R1的最大阻值為30Ω，定值電阻R2的阻值為20Ω，開關S1，S2， S3都閉合時，小燈泡恰好正常發光。

（1）試求小燈泡正常發光時的電流和電阻；

（2）將S1，S2斷開，閉合S3，調節滑片使R1的電壓為R2電壓的，試求此時電流表的示數；

（3）試通過必要的論證過程分析如何設置三個開關的狀態，使電路的總功率最小。

Answer 1

【答案】(1) 0.5A，12Ω；(2) 0.2A；(3)詳見解析。

【解析】

(1)小燈泡正常發光時的電流

IL==0.5A，

小燈泡正常發光時的電阻

RL==12Ω；

(2)當三個開關都閉合時，R1被短路，燈與變阻器并聯，電流表測電路的總電流，此時L恰好正常發光，由并聯電路電壓特點可知，電源電壓為

U= UL=6V，

將S1，S2斷開，閉合S3，R2和R1串聯，電流表測量串聯電路的電流，串聯電路中各處的電流相等，調節滑片使R1的電壓為R2電壓的，

U1=U2，

由串聯電路電壓的規律可知

U1+U2=U=6V，

U2+ U2=6V，

U2=4V，

通過R2的電流

I2==0.2A，

電流表的示數為0.2A；

(3)由P=可知，電壓不變，使電路的總功率最小，總電阻最大，燈泡的電阻小于R2的阻值，將S1，S2斷開，閉合S3，滑片位于最右端時電路中的總電阻最大，電路消耗的功率最小。

答：(1)試求小燈泡正常發光時的電流是0.5A，電阻是12Ω；

(2)此時電流表的示數是0.2A；

(3)詳見解析。