Question

如圖所示電路中，電源電壓不變，電流表的量程為O～O.6A，電壓表的量程為O～3V，滑動變阻器R的規格為“50Ω 2.0A”，L為標有“6V 1.8W”的小燈泡，電阻R₁=20Ω，當閉合開關S、S₁、S₂時，滑片P移至最右端時，小燈泡正常發光；不計溫度對燈絲電阻的影響．求：
（1）當閉合開關S，斷開開關S₁、S₂時，電壓表的示數和電阻R₁消耗的電功率．
（2）在電路元件安全使用的情況下，滑片移動過程中，整個電路消耗的最大電功率是多少？

Answer 1

（1）當閉合開關S、S₁、S₂時，滑片P滑到最右端時，燈泡L和變阻器R并聯，
因為燈泡正常發光，所以電源電壓U=U_L=6V，
當開關S閉合，S₁、S₂斷開時，燈泡L和電阻R₁串聯，
燈泡的電阻：R_L=

U額2

P額

=

(6V)2

1.8W

=20Ω，
電路的總電阻：R_總=R₁+R_L=20Ω+20Ω=40Ω，
電路中的電流：I=

U

R總

=

6V

40Ω

=0.15A，
R₁兩端的電壓：U₁=IR₁=0.15A×20Ω=3V，
R₁消耗的電功率：P₁=U₁I=3V×0.15A=0.45W；
（2）在電源電壓不變的情況下，電路中電阻最小時，電路消耗的電功率最大，
而電路中，當燈L與變阻器R并聯時，電路的總電阻是最小的，
因為考慮到電流表的安全使用，電路中能通過的最大電流應為O.6A，
所以整個電路消耗的最大電功率：P_最大=UI_最大=6V×0.6A=3.6W．
答：（1）當閉合開關S，斷開開關S₁、S₂時，電壓表的示數是3V，電阻R₁消耗的電功率是0.45W．
（2）在電路元件安全使用的情況下，滑片移動過程中，整個電路消耗的最大電功率是3.6W．