Question

小刚和他的科技小组在老师的指导下，制作了一个连续调温的相片烘干装置模型，其电路如图所示，L上标有“PZ24V，12W”的字样，R₁是烘干装置的发热管，阻值为9.6Ω，R₂是滑动变阻器，其规格为“100Ω、3A”（电源电压不变，电阻的阻值不随温度变化），问：
（1）小灯泡L的阻值多大？
（2）当S₁、S₂、S₃闭合时，小灯泡L正常发光，电源电压及电流表的示数多大？
（3）当只闭合S₁时，电流表与电压表连入电路时的量程分别为“0-3A”和“0-15V”，若给这个烘干装置通电1min，该发热管R₁最小的发热量是多少？

Answer

（1）根据灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，根据R=求出灯泡L的阻值．
（2）当S1、S2、S3闭合时，灯泡L与R1并联，电流表测干路电流；由灯泡正常发光时电压和额定电压相等可知电源的电压，根据欧姆定律分别求出各支路的电流，再利用并联电路的电流特点求出电流表的示数．
（3）当只闭合S1时，R2、R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流；根据Q=I2Rt可知当电流中的电流最小时R1发热量最小，根据串联电路的电阻分压特点结合电压表的量程可知当滑动变阻器两端的电压为15V时，电路中的电流最小，再根据串联电路的电压特点求出此时R1分得的电压，利用Q=t求出发热管R1最小的发热量．
【解析】
（1）小灯泡L的阻值：
RL===48Ω；
（2）当S1、S2、S3闭合时，灯泡L与R1并联，
∵小灯泡L正常发光，
∴U=UL=24V，
∴干路电流I=IL+I1=+=+=3A，
即电压表的示数为3A；
（3）当只闭合S1时，R2、R2串联，当电压表的示数U2=15V时，发热管R1的发热量最小；
R1分得的电压U1=U-U2=24V-15V=9V，
发热管R1最小的发热量Q=t=×60s=506.25J．
答：（1）小灯泡L的阻值为48Ω；
（2）当S1、S2、S3闭合时，电源电压为24V，电流表的示数为3A；
（3）当只闭合S1时，通电1min该发热管R1最小的发热量506.25J．