Question

【題目】如圖所示，是某電器設備的一部分電路．已知電源電壓和燈泡的阻值均保持不變，定值電阻R0=10Ω，燈泡L上標有“6V 3.6W”的字樣．開關S2為單刀雙擲開關，電源和電壓表的內阻不計．請畫出本題各小問的等效電路圖．
（1）只閉合開關S1時，電流表示數I1=1A，求電源電壓；
（2）在不損壞電流表及電源的情況下，閉合開關S1 ， 將開關S2接“a”，移動滑片P置于其中點，此時電流表示數I2=1.5A，求滑動變阻器的最大阻值；
（3）當開關S1斷開，開關S2接“b”時，移動滑動變阻器滑片P，使燈泡L正常發光，求滑動變阻器消耗的電功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：只閉合開關S1時，只有定值電阻R0連入，如圖1：

根據歐姆定律得：電源的電壓U=U0=I0R0=1A×10Ω=10V

（2）解：閉合開關S1，將開關S2接“a”，移動滑片P置于其中點，定值電阻R0與滑動變阻器并聯，如圖2：

電流表測干路電流，即I=1.5A，滑動變阻器連入電路的阻值為R′= R，

由并聯電路干路電流等于各支路電流之和可知：

通過滑動變阻器的電流I′=I﹣I0=1.5A﹣1A=0.5A，

由歐姆定律得：R′= = =20Ω．

則滑動變阻器的最大阻值R=2R′=2×20Ω=40Ω

（3）解：當開關S1斷開，開關S2接“b”時，燈泡與滑動變阻器串聯接在電源兩端，如圖3：

燈泡L正常發光時，UL=U額=6V，

由P=UI得：燈泡L正常發光的電流IL= = =0.6A，

串聯電路兩端的電壓等于串聯的各部分電路兩端的電壓之和，

所以此時滑動變阻器兩端的電壓U″=U﹣UL=10V﹣6V=4V，

所以此時滑動變阻器的電功率利用P=U″IL=4V×0.6A=2.4W

【解析】（1）只閉合開關S1時，只有定值電阻R0連入，電流表測電流，根據歐姆定律即可求出電源的電壓；（2）閉合開關S1 ， 將開關S2接“a”，移動滑片P置于其中點，定值電阻R0與滑動變阻器并聯，電流表測干路電流，根據并聯電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，利用歐姆定律求出連入電路的阻值，即可求出滑動變阻器的最大阻值；（3）當開關S1斷開，開關S2接“b”時，燈泡與滑動變阻器串聯接在電源兩端，燈泡L正常發光時，根據P=UI求出燈泡L正常發光的電流，利用串聯電路的電壓特點求出此時滑動變阻器兩端的電壓，利用P=UI即可求滑動變阻器的電功率．