Question

如图所示，电源电压保持不变，R为滑动变阻器，定值电阻R₀=10Ω，灯泡L上标有“6V3W”的字样，电源和电表的内阻不计。

（1）只闭合开关S₁时，电流表示数为1A，求电源电压；

（2）在不损坏电流表及电源的情况下，闭合开关S₁、S₂，移动滑片P至滑动变阻器的中点，此时电流表示数为1.5A，求滑动变阻器的最大阻值；

（3）当开关S₁、S₂断开、S₃合上时，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡L正常发光，求滑动变阻器消耗的电功率。

Answer

（1）10V （2）40Ω （3）2W

【解析】

（1）由电路图知道，若只闭合开关S1 时，只有定值电阻R0 连入，电流表测电流，由欧姆定律知道，电源的电压是：

U=U0 =I0 R0 =1A×10Ω=10V；

（2）由电路图知道，若闭合开关S1、S2，移动滑片P置于其中点，定值电阻R0 与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，即I=1.5A，滑动变阻器连入电路的阻值为R′=R/2，因为并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过滑动变阻器的电流是：

I′=I-I0 =1.5A-1A=0.5A，

由欧姆定律知道，滑动变阻器连入电路的阻值是：

R′=U/I′=10V/0.5A=20Ω，

所以，滑动变阻器的最大阻值是：

R=2R′=2×20Ω=40Ω．

（3）当开关S1、S2 断开、S3 合上时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，灯泡L正常发光时，所以UL =U额=6V，由P=UI知道灯泡L正常发光的电流是：

IL =P额/UL=3W/6V=0.5A，

串联电路两端的电压等于串联的各部分电路两端的电压之和，所以此时滑动变阻器两端的电压是：

U″=U-UL =10V-6V=4V，

故此时滑动变阻器的电功率是：

P滑 =U″IL =4V×0.5A=2W。