Question

如图甲所示电路，电源电压恒为6V，小灯泡L的I﹣U图像如图乙所示。灯泡的额定电压为6V，电阻R₁为30Ω，电流表的量程为0﹣0.6A，电压表的量程为0～3V．

（1）灯泡正常发光时的电阻是多少？

（2）开关S₁、S₂、S₃都闭合10s，R₁消耗的电能是多少？

（3）只闭合开关S₃，移动滑片P，当R₂接入电路中的阻值为其最大阻值的四分之一时，电流表的示数为0.2A，滑动变阻器的最大阻值是多少？

（4）在保证各元件安全的条件下，电路消耗的最小功率是多少？

Answer

（1）24Ω （2）12J （3）40Ω （4）0.6W

【解析】

(1)由图乙知，灯正常发光，即灯两端的电压为6V时，灯的额定电流为0.25A，由欧姆定律得灯正常发光的电阻：

RL===24

(2)开关S1、S2、S3都闭合时，R2被短路，灯L与R1并联，R1消耗的电能

W=t=10s=12J

(3)只闭合开关S3，灯L与变阻器R2串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，移动滑片P，当R2接入电路中的阻值为其最大阻值的时，电流表的示数为0.2A，由图乙可知灯的电压为4V，由欧姆定律此时灯的电阻为

=20

由欧姆定律，电路的总电阻；

R===30

根据串联的电阻特点，滑动变阻器的最大阻值是：

R滑=4(R−RL实)=4×(30−20)=40

(4)当电阻R1与R2串联，电压表示数达到最大值3V时，R2阻值达到最大，此时电路中电流最小：

I最小==0.1A

所以电路消耗的最小功率是：

P最小=UI最小=6V×0.1A=0.6W

答：(1)灯泡正常发光时的电阻是24Ω；

(2)开关S1、S2、S3都闭合10s，R1消耗的电能是12J；

(3)滑动变阻器的最大阻值是40Ω；

(4)在保证各元件安全的条件下，电路消耗的最小功率是0.6W。