Question

【题目】如图所示，是某电器设备的一部分电路．已知电源电压和灯泡的阻值均保持不变，定值电阻R0=10Ω，灯泡L上标有“6V 3.6W”的字样．开关S2为单刀双掷开关，电源和电压表的内阻不计．请画出本题各小问的等效电路图．
（1）只闭合开关S1时，电流表示数I1=1A，求电源电压；
（2）在不损坏电流表及电源的情况下，闭合开关S1 ， 将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，此时电流表示数I2=1.5A，求滑动变阻器的最大阻值；
（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡L正常发光，求滑动变阻器消耗的电功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：只闭合开关S1时，只有定值电阻R0连入，如图1：

根据欧姆定律得：电源的电压U=U0=I0R0=1A×10Ω=10V

（2）解：闭合开关S1，将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，定值电阻R0与滑动变阻器并联，如图2：

电流表测干路电流，即I=1.5A，滑动变阻器连入电路的阻值为R′= R，

由并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：

通过滑动变阻器的电流I′=I﹣I0=1.5A﹣1A=0.5A，

由欧姆定律得：R′= = =20Ω．

则滑动变阻器的最大阻值R=2R′=2×20Ω=40Ω

（3）解：当开关S1断开，开关S2接“b”时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，如图3：

灯泡L正常发光时，UL=U额=6V，

由P=UI得：灯泡L正常发光的电流IL= = =0.6A，

串联电路两端的电压等于串联的各部分电路两端的电压之和，

所以此时滑动变阻器两端的电压U″=U﹣UL=10V﹣6V=4V，

所以此时滑动变阻器的电功率利用P=U″IL=4V×0.6A=2.4W

【解析】（1）只闭合开关S1时，只有定值电阻R0连入，电流表测电流，根据欧姆定律即可求出电源的电压；（2）闭合开关S1 ， 将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，定值电阻R0与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流，利用欧姆定律求出连入电路的阻值，即可求出滑动变阻器的最大阻值；（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，灯泡L正常发光时，根据P=UI求出灯泡L正常发光的电流，利用串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压，利用P=UI即可求滑动变阻器的电功率．