Question

如圖1所示，電源電壓U=12V，R₁為定值電阻，阻值為24Ω，R為滑動(dòng)變阻器．R的最大阻值為48Ω，小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”，小燈泡的U-I關(guān)系如圖2所示．求：
（1）燈泡正常工作時(shí)通過(guò)燈絲的電流是多少？
（2）S閉合，S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)小燈泡兩端的電壓為4V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻的阻值為多大？
（3）S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到何處時(shí)，整個(gè)電路消耗的總功率最小，這個(gè)最小功率是多少？

Answer 1

（1）燈泡正常工作時(shí)，兩端的電壓為U_L=6V，
由圖2可得，燈泡正常工作時(shí)通過(guò)燈絲的電流I_L=0.5A；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，等效電路圖如下圖所示：

當(dāng)小燈泡兩端的電壓為4V時(shí)，由圖象可知電路中的電流I=0.4A，
滑動(dòng)變阻器接入電阻的阻值R_滑=

U-U′L

I

=

12V-4V

0.4A

=20Ω；
（3）S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)電路消耗的總功率最小，

整個(gè)電路消耗的總功率最小為：
P=P₁+P_R=

U2

R1

+

U2

R

=

(12V)2

24Ω

+

(12V)2

48Ω

=9W．
答：（1）燈泡正常工作時(shí)通過(guò)燈絲的電流為0.5A；
（2）S閉合，S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)小燈泡兩端的電壓為4V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻的阻值為20Ω；
（3）S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到b處時(shí)，整個(gè)電路消耗的總功率最小為9W．