Question

小红同学自制了一个卡通福娃，她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛．她选用规格“6V 3W”的红灯和“6V 6W”的绿灯及“18Ω  1.5A”的滑动变阻器等元件设计了如下电路．当闭合开关S、S₁、S₂、滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光（电源电压不变）．
问：
（1）电源电压为多少伏？
（2）两灯都正常发光时电流表的示数为多少？
（3）S、S₂闭合、S₁断开，电流表示数为0.25A时．滑动变阻器连入电路的电阻为多少？
（4）该电路中最大电功率和最小电功率分别为多少？

Answer

本题主要考查以下几方面的知识点：
（1）灯泡铭牌的意义：“6V 3W”是指灯泡正常发光时的额定电压为6V，额定功率为3W．
（2）简化电路的方法：简化电路时通常将开路部分和短路部分去掉．当S、S1、S2都闭合、滑片P在b端时，R1=0，两灯并联；当S、S2闭合，S1断开时，变阻器R1与L绿串联．
（3）极值功率的判断方法：在电源电压一定的情况下，由公式可知在电路电阻最小时功率最大，在电路电阻最大时，功率最小．所以有：当S、S1、S2都闭合，滑片P在b端时，滑动变阻器的电阻为0，两灯并联并且两灯都正常发光，此时总电阻最小，电路中的电功率最大； 当S、S1闭合、S2断开，滑片P在a端时，滑动变阻器与红灯串联，此时总电阻最大，电路中的电功率最小．
解；（1）S、S1、S2都闭合、滑片P在b端时，两灯并联，R1=0，因为两灯都正常发光，所以电源电压U=6V．
（2）两灯都正常发光时，两灯两端的电压等于其额定电压，两灯的电功率等于其额定功率，红灯通过的电流为：
==0.5A；
绿灯通过的电流为，
=，
电流表A的示数为干路中的电路流：I=I红+I绿=0.5A+1A=1.5A；

（3）当S、S2闭合，S1断开时，变阻器R1与L绿串联．
 R绿===6Ω，
串联电路的总电阻，
R===24Ω，
滑动变阻器连入电路的电阻R1=R-R绿=24Ω-6Ω=18Ω；

（4）当S、S1、S2都闭合，滑片P在b端时，滑动变阻器的电阻为0，两灯并联并且两灯都正常发光，此时总电阻最小，电路中的电功率最大，P大=6W+3W=9W；
当S、S1闭合、S2断开，滑片P在a端时，滑动变阻器与红灯串联，此时总电阻最大，电路中的电功率最小，此时   
R1=18Ω，R红===12Ω，
最小功率，P小===1.2W．
答：（1）电源电压为6V．
（2）两灯都正常发光时电流表的示数为1.5A．
（3）S、S2闭合、S1断开，电流表示数为0.25A时．滑动变阻器连入电路的电阻为18Ω．
（4）该电路中最大电功率和最小电功率分别为9W、1.2W．