Question

在學習了電學知識后，老師提供了以下器材，讓同學們自己設計一個能調節電燈發光亮度的電路。器材：電源（電壓20V）、一個定值電阻R（“20V　100W”）、一個小電燈L（“20V　10W）、一個滑動變阻器R₀（0～500Ω）和若干開關、導線。
（1）小明的小組首先完成了設計，他們設計的是能使小電燈L在兩種功率下工作的電路，如圖13所示。請計算電燈在兩種工作情況下的功率。
（2）小華的小組設計出的是能夠在家庭電路中使用的電路，可以連續調節電燈的功率大小，如圖14所示。請計算此電路工作時，變阻器接入電路中的最小阻值。

Answer 1

：解：（1）開關S₁、S₂都閉合時，R被短路
　　燈L正常工作，此時的功率
　　P_L＝P_短＝10W　　　　　　　　　　　　　　　　　…………2分
當開關S₁閉合，S₂斷開時，R和L串聯
R的電阻值為＝4Ω　　　　　…………1分
燈L的電阻為＝40Ω　　　　…………1分
電路中電流I＝＝＝＝A　…………1分
燈L消耗的功率（A）²×4.2Ω＝8.26W　…………1分
（2）燈L兩端最高電壓是20V時，R的阻值最小
　　此時R與L串聯
　　＝　　　　　…………1分
　　＝　　　　 …………1分
　　　　＝　　 …………1分　
　　　　＝
　　　　＝400Ω　    　 …………1分　

：
（1）開關S₁、S₂都閉合時，R被短路
　　燈L正常工作，此時的功率
　　P_L＝P_短＝10W 開關S₁閉合，S₂斷開時，R和L串聯
R的電阻值為＝4Ω
燈L的電阻為＝40Ω　
電路中電流I＝＝＝＝A　
燈L消耗的功率（A）²×4.2Ω＝8.26W
（2）燈L兩端最高電壓是20V時，R的阻值最小
　　此時R與L串聯
　　＝
　　＝　　
　　　　＝　　
　　　　＝
　　　　＝400Ω