电源电压U=6V且保持不变,R1=6Ω,R2 是滑动变阻器,灯泡L标有“6V 3W”字样字样。求:
(1)当灯泡L正常发光时,电流表A的示数是0.5A,此时开关S1是闭合还是断开?
(2)当S1、S2都断开时,把变阻器的滑片P处于何种状态时,电路的总功率最大?最大功率是多少?
(3)当开关S1、S2和变阻器的滑片都处于何种状态时,电路的总功率最大?最大功率是多少?
解析:
(1)灯泡的额定电流为:
IL= | PL | = | 3W | =0.5A |
UL | 6V |
由于灯泡L正常发光,所以灯泡两端的电压为其额定电压6V,且电流表示数为0.5A,即灯泡的额定电流。故S1断开、S2闭合。
(2)当开关均断开时,原电路等效为滑动变阻器与灯泡L串联,根据P=U2/R,知电路中的总电阻越小,其总功率就越大。从图中不难看出,其最小电阻为滑片位于a端时,其接入电路的电阻为0.此时小灯泡正常发光。电路消耗的总功率为小灯泡正常发光时的功率,故
P最大=PL=3W
(3)根据P=U2/R,电路消耗的总功率最大时,总电阻R最小。分析电路可知,滑片位于a端使滑动变阻器接入电路的电阻为0,同时S1闭合使R1与灯泡L并联。在此状态时,两支路两端的电压:
U1=UL=U=6V
整个电路消耗的电功率为:
P最大’=PL+ | U12 | =3W+ | (6V)2 | =9W |
R1 | 6Ω |
综上:
(1)S1断开
(2)3W
(3)9W
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