Question

1．如图所示，电源电压为12V，并且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为18Ω，R₀=12Ω，小灯泡上标有“6V 3W”字样．（不考虑温度对电阻的影响）求：
（1）灯泡的电阻为多大？
（2）当S闭合，S₁、S₂都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？
（3）闭合S、S₁、S₂，调节滑动变阻器，当滑动变阻器消耗的电功率为14.4W时，电流表的示数为多大？

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$得到灯泡电阻；
（2）当S闭合，S₁、S₂都断开时，灯L和滑动变阻器串联；灯泡正常工作时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点可求滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值．
（3）当闭合S、S₁、S₂时，R₀与滑动变阻器并联，应用电功率公式与欧姆定律、并联电路特点求出电流表示数．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，灯泡的电阻为：
R_L=$\frac{{U}_{L额}^{2}}{{P}_{L额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）当S闭合，S₁、S₂都断开时，等效电路图如图所示：

灯泡正常工作，
此时灯泡两端的电压U_额=6V，电路中的电流为：
I_额=$\frac{{P}_{L额}}{{U}_{L额}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_额=12V-6V=6V，
滑动变阻器接入电路中的阻值为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{额}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（3）闭合S、S₁、S₂时，等效电路图如图所示：

由P=UI可知，通过滑动变阻器的电流：I_滑=$\frac{{P}_{滑}}{U}$=$\frac{14.4W}{12V}$=1.2A，
通过定值电阻的电流：I₀=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{12V}{12Ω}$=1A，
电流表示数：I=I_滑+I₀=1.2A+1A=2.2A；
答：（1）灯泡的电阻为12欧姆；
（2）当S闭合，S₁、S₂都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为12欧姆；
（3）闭合S、S₁、S₂，调节滑动变阻器，当滑动变阻器消耗的电功率为14.4W时，电流表的示数为2.2A．

点评 本题考查了串联电路的特点和并联电路的特点以及欧姆定律的计算，关键是开关闭合、断开时电路连接方式的辨别和电流表示数的确定．