Question

如圖所示，R₁=20Ω，電源電壓是15V，燈L標(biāo)有“10V、5W”，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為40Ω，設(shè)電源電壓和燈絲電阻不變．求：
（1）閉合S、S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑片P使燈正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值是多少？
（2）當(dāng)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，將滑片P移動(dòng)到b端時(shí)，則燈L的實(shí)際功率是多少？電流表的示數(shù)是多少？（要求畫出該問(wèn)的等效電路圖，然后計(jì)算）．

Answer 1

解：（1）閉合S、S₁，斷開S₂時(shí)，等效電路圖如下圖所示：

∵燈泡正常發(fā)光時(shí)，U_L=10V，P_L=5W，
∴電路中的電流I=I_L===0.5A，
燈泡的電阻R_L===20Ω，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U₂=15V-10V=5V，
所以R₂===10Ω；
（2）當(dāng)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，將滑片P移動(dòng)到b端時(shí)，等效電路圖如下圖所示：

燈泡與R₁并聯(lián)后的總電阻R_并===10Ω，
電路中的總電阻R_總=R_2max+R_并=40Ω+10Ω=50Ω，
電路中的電流I===0.3A，即電流表的示數(shù)為0.3A；
燈泡兩端的電壓U_L實(shí)=U_并=IR_并=0.3A×10Ω=3V，
燈泡的實(shí)際功率P_L實(shí)===0.45W．
答：（1）閉合S、S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑片P使燈正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值是10Ω；
（2）當(dāng)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，將滑片P移動(dòng)到b端時(shí)，則燈L的實(shí)際功率是0.45W，電流表的示數(shù)是0.3A．
分析：（1）閉合S、S₁，斷開S₂時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)I=求出燈泡的額定電流即為電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出接入電路的電阻．
（2）當(dāng)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，將滑片P移動(dòng)到b端時(shí)，燈泡與R₁并聯(lián)后與R₂的最大阻值串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的總電流；先根據(jù)電阻的并聯(lián)求出并聯(lián)部分的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電路中的總電阻，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流和并聯(lián)部分的電壓，再根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和P=燈泡的實(shí)際功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的靈活運(yùn)用，根據(jù)題意畫出兩種情況的等效電路圖是解決本題的關(guān)鍵，難點(diǎn)是正確分析混聯(lián)電路的特點(diǎn)和相關(guān)的計(jì)算．