Question

【題目】如圖所示是一個可以在普通燈泡和LED燈之間切換使用的電路圖，L1為“6V 3W”的普通白熾燈，L2為“6V 1W”的LED燈，當S1、S2斷開S3閉合時，移動滑片P可以改變燈泡L1的亮度，滑片P從一段滑到另一端時燈泡的電壓在3V和6V之間變化，（燈泡電阻的變化可以忽略）求：

（1）燈泡L1正常發光時的電阻；

（2）滑動變阻器的最大阻值；

（3）當S1、S2、S3都閉合時，整個電路消耗的最小總功率。

Answer 1

【答案】（1）12Ω；（2）12Ω；（3）4W。

【解析】

（1）由P＝可得L1正常發光時的電阻為R1＝＝＝12Ω。

（2）當S1、S2斷開S3閉合時，L1與R串聯，滑片P在左端時，只有L1連入電路，此時燈泡電壓等于電源電壓，為UL1＝U＝6V；滑片P在右端時，L1與R的最大值串聯，此時燈泡電壓最小，為UL1′＝3V，此時電路中電流為IL1===0.25A。由串聯電路的電壓特點可得滑動變阻器電壓為UR＝U﹣UL1′＝6V﹣3V＝3V，則滑動變阻器的最大阻值為R＝===12Ω。

（3）當S1、S2、S3都閉合時，L1被短路，L2與R并聯。L2兩端電壓不變，則其功率不變。電路功率要最小，則須滑動變阻器功率最小，即其電阻要最大。因電源電壓為6V，則L2正常發光，其功率為PL2＝1W。滑動變阻器消耗的最小功率為P滑＝＝＝3W。所以電路消耗的最小功率為P最小= PL2+ P滑＝1W+3W=4W。