Question

【題目】如左圖所示的電路，燈泡的額定電壓為9V，燈泡的I-U關系如右圖所示；電壓表的量程為0-15V，電流表的量程為0-0.6A，定值電阻R0=20Ω，滑動變阻器R的最大電阻為100Ω。求：

（1）只閉合Sl ， 燈泡正常工作，則電源電壓及R0消耗的功率為多少？

（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滑動變阻器連入電路中的最大電阻各為多少？

Answer 1

【答案】(1) 17V 3.2W (2) 6.8W 60Ω

【解析】

試題（1）只閉合Sl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UL=9V，由圖2可知，電路中的電流I=0.4A，

∵P=I2R，且P0=(0.4A)2×20Ω=3.2W，

根據歐姆定律可得，R0兩端的電壓：U0=IR0=0.4A×20Ω=8V，

∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

∴電源的電壓：U=UL+U0=9V+8V=17V；

（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，在電源電壓不變時，電流最大時功率最大。

∴電路中的電流為0.4A時，電路消耗的功率最大，則Pmax=UI=17V×0.4A=6.8W；

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UR=15V，

此時燈泡兩端的電壓：UL′=U-UR=17V-15V=2V，

由圖2可知，電路中的電流I′=0.25A，

則滑動變阻器接入電路中的最大電阻：

Rmax=UR/I′="15V/0.25A" =60Ω．