如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,小灯泡的额定电压为12V,闭合开关S,灯泡电阻不随温度变化。当开关S1S2都断开,滑动变阻器的滑片P滑动到中点时,电流表的读数为0.4A;当开关S1S2都闭合,滑动变阻器的滑片P滑动到最右端时,电流表的示数为0.9A,求:
(1)电源电压为多少?
(2)小灯泡的额定功率是多少?
(3)闭合开关S,调整开关S1S2和滑动变阻器,电阻R1在一分钟消耗的最大电能为多少?
析:设电源电压为U
(1)当仅开关S闭合时,R1与R2串联,依题意可知
U=I(R1+R2/2)=0.4×(10+R2/2)
即:
U=
0.4×(10+
20
)
2
U=8(V)
(2)当三开关都闭合时,R2与L并联,R1被短路。故
0.9=
U
+
R2
RL
8
解得:RL=16(Ω)
小灯泡的额定功率为:
PL=
UL2
=
(12V)2
9W
16Ω
(3)当仅S1断开时,R1两端的电压最大,此时R1消耗的功率最大,其最大功率为:
P1=
U2
(8V)2
6.4W
R1
10Ω
其1分钟消耗的电能
W1=P1t=6.4W×1×60s=384J
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