Question

在如图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的直流学生电源，灯泡L₁的额定电压为8V，如图乙是灯泡L₂的U-I图象．
（1）当开关S接a时，电压表的示数为1.2V，电流表的示数为0.3A，求定值电阻R的阻值；
（2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L₁正常发光，此时R消耗的功率为1W，求灯泡L₁的额定功率；
（3）开关S接b时，通过调节电源电压使灯泡L₁正常发光，求电路消耗的总功率．

Answer

（1）当开关S接a时，灯泡L1与电阻R串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R两端的电压（如图所示），知道电阻R两端的电压和通过的电流，可利用公式R=计算出电阻R的阻值．
（2）调节电源电压，使灯泡L1正常发光时，则灯泡L1两端的电压为额定电压，知道此时电阻R消耗的功率和其阻值的大小，可利用公式P=I2R计算出此时电路中的电流，最后再利用公式P=UI计算出灯泡L1的额定功率．
（3）开关S接b时，灯泡L1与灯泡L2串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是灯泡L2两端的电压（如图所示），而灯泡L1正常发光，则此时电路中的电流为0.5A，从灯泡L2的U-I图象上找到当电流为0.5A时，灯泡L2两端的电压，又知道灯泡L1的额定电压，利用串联电路电压的特点计算出电源电压，最后再利用公式P=UI计算出电路消耗的总功率．
【解析】

（1）当开关S接a时，灯泡L1与电阻R串联（如下图所示），

∵U=1.2V，I=0.3A，
∴电阻R的阻值为：R===4Ω．
（2）当开关S接a时，灯泡L1与电阻R串联，∵灯泡L1正常发光时，
∴灯泡L1两端的电压为额定电压U1=8V，
又∵此时R消耗的功率为P=1W，而R=4Ω，
∴此时电路中的电流为：I2===0.25A2，即I1=I=0.5A，
灯泡L1的额定功率为：P1=U1I1=8V×0.5A=4W．
（3）开关S接b时，灯泡L1与灯泡L2串联（如下图所示），

∵灯泡L1正常发光，
∴此时电路中的电流为I1=I2=0.5A，
从灯泡L2的U-I图象可知，当电流为0.5A时，灯泡L2两端的电压为U2=4V，
则电源电压为：U=U1+U2=8V+4V=12V，
∴电路消耗的总功率为：P总=UI1=12V×0.5A=6W．
答：（1）定值电阻R的阻值为4Ω．
（2）灯泡L1的额定功率为4W．
（3）电路消耗的总功率为6W．