如图所示,电源电压恒定不变,R2的阻值为8Ω,小灯泡L上标有“6V3W”字样,小灯泡电阻不随温度改变。若闭合S1、S2,断开S3,小灯泡刚好正常发光,此时电压表V的示数为3V,那么:
(1)小灯泡L的电阻为多大?
(2)电压电压为多少?
(3)R1电阻为多大?
(4)若闭合S1、S3,断开S2,并移动滑动变阻器R的滑片,滑动变阻器接入电路的电阻为多大时,电路的总功率最大。这个最大的功率等于多少?
解析:
(1)小灯泡的电阻:
RL=UL2/PL=(6V)2/(3W)=12Ω
(2)当S1、S2闭合,S3断开时,原电路等效为:
小灯泡正常发光,表明其两端的电压为:
UL=6V
电源电压:
U=UL+U1=6V+3V=9V
(3)在(2)步骤的状态下,R1中的电流:
I1=IL=UL/RL=6V/(12Ω)
=0.5A
R1的阻值:
R1=U1/I1=3V/(0.5A)=6Ω
(4)若闭合S1、S3,断开S2,原电路等效为R2、L和R串联.根据公式P=U2/R可以看出:当总电阻R最小时,整个电路消耗的总功率是最大的.由原电路分析可知,当滑动变阻器接入电路的电阻为0(即移动至最左端)时,总电阻最小,总功率最大.此时:
总电阻:
R=RL+R2=12Ω+8Ω=20Ω
总功率:
P=U2/R=(9V)2/(20Ω)=4.05W
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