Question

如圖所示電路中，電源電壓6V恒定，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，燈L₁和L₂的規(guī)格分別為“6V 1.8W”和“6V 1.2W”，滑動變阻器R的規(guī)格為“50Ω 1.5A”，不計溫度對燈絲電阻的影響．求：
（1）滑動變阻器的滑片P放在a端時，閉合開關(guān)S₁、S₂、S₃后，電壓表和電流表的讀數(shù)是多少？
（2）若兩燈中只允許一盞燈工作，且要求電路元件安全使用，在滑片移動過程中，整個電路至少消耗多少電功率？

Answer 1

解：（1）由題意知L₁、L₂的阻值R₁、R₂分別為：R₁===20Ω，R₂===30Ω
當(dāng)P放在最左端時，滑動變阻器連入電路的阻值為0，電壓表被短路，示數(shù)為0；
L₁、L₂并聯(lián)，電流表測量干路電流．∴I=I₁+I₂=+=+=0.5A．
（2）只有一盞燈接入電路時，應(yīng)是L₁或L₂與滑動變阻器串聯(lián)，電路的總功率決定于電源電壓和電流（電流表的示數(shù)）．
電路中的總電阻R=R₁（或R₂）+Rp，
∴電路中的電流等于I==≤=0.3A＜0.6A＜1.5A，
∴電流表、滑動變阻器始終安全．
加在滑動變阻器兩端的電壓U_P=U-U_燈，若電壓表安全，有U_P=U-U_燈≤3V，
若1：當(dāng)讓燈1工作時，則總電路的中電壓表最大電壓為3V，這總電阻最大為40歐姆
則：p_min===0.9W
2：當(dāng)是燈2工作的時候，電路最大總電阻為60歐姆，
則：p_min===0.6W
答：（1）電壓表和電流表的讀數(shù)分別是0V、0.5A；（2）整個電路至少消耗的電功率是0.9W或0.6W．
分析：（1）當(dāng)滑動變阻器P放在最左端時，
滑動變阻器連入電路的阻值為0，電壓表被短路，示數(shù)為0，燈L₁和L₂并聯(lián)，
利用“銘牌”上的規(guī)格分別求的他們的電阻，然后利用歐姆定律計算即可．
（2）若只有一盞燈工作，它與滑動變阻器串聯(lián)，要求結(jié)果需要先判斷電路元件安全使用的條件是什么？
①是電流，需求電路最大電流，由題意可知最大電流≤0.3A＜0.6A；
②是電壓，滑動變阻器兩端電壓≤3V，燈不會燒毀，求電功率分兩種情況：燈L₁和L₂．
點(diǎn)評：本題計算有多種方法：例如（1）滑動變阻器在a端時滑動變阻器連入電路的阻值為0，電壓表被短路，燈L₁和L₂并聯(lián)，正好都正常工作，所以電流可以用P=UI求之，即I===0.5A．