Question

如图所示，电源电压保持不变，电压表量程为0～15V，定值电阻R₁=20Ω，灯泡L上标有“6V  0.6A”(不考虑灯的电阻变化)的字样。闭合开关S、S₁，断开S₂时，电压表的示数为12V，灯泡正常发光。求

（1）电源电压U

（2）滑片位置不改变，仅闭合S、S₂，断开S₁，此时R₁的电流为多少?

（3）如果用标有“60Ω  1A”字样的滑动变阻器，当S、S₁闭合，S₂断开时，在保障电路安全情况下，R₂阻值变化范围是多少?

Answer

（1）18V；（2）0.45 A；（3）20Ω～50Ω

【解析】

(1)当闭合开关S、S1，断开S2时，R2与L串联，电压表测R2的电压示数为12V，这时灯泡正常发光，则灯泡L两端电压为6V，根据串联电路电压特点，电源电压为：

；

(2)滑片位置不改变，由第(1)灯泡正常发光时，电路电流为0.6A，R2两端的电压为12V，利用欧姆定律可得，此时R2接入电路的阻值为：

，

当闭合S、S2，断开S1，R1与R2串联，已知R1的阻值为20Ω，由串联电路电阻规律可得电路总电阻为：

，

根据欧姆定律和串联电路电流规律可得，此时R1的电流为：

；

(3) R2阻值变化范围，即R2的最值，当S、S1闭合，S2断开时，R2与L串联，灯泡正常工作电流为0.6A，R2允许通过的最大电流为1A，考虑电路安全情况，电路中最大电路为I大=0.6A，此时R2的阻值最小为：

，

当电压表示数最大为15V时，灯泡分得电压为3V时，R2的阻值最大，此时电路中的电流最小为：

，

则R2接入的最大阻值：

，

所以用“60Ω 1A”的滑动变阻器时，R2阻值变化范围是20Ω～50Ω；

答：(1)电源电压U为18V；

(2)滑片位置不改变，仅闭合S、S2，断开S1，此时R1的电流为0.45A；

(3)R2阻值变化范围是20Ω～50Ω。