Question

如图所示的电路中，用电动势E=6V的电池组向电阻R0=15Ω，额定电压U0=4.5V的灯泡供电．移动滑动变阻器R的

如图所示的电路中，用电动势E=6V的电池组向电阻R0=15Ω，额定电压U0=4.5V的灯泡供电．移动滑动变阻器R的滑动片，使灯泡正常发光时，电流表的示数为0.6A，不计电源和电流表的电阻．求：（1）变阻器消耗的电功率PR，电路的效率η（灯泡消耗的功率为有效功率）．（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，在只能利用原有器材的情况下，如何选择变阻器的连接，此时效率ηM为多少？

Answer 1

（1）变阻器上部分电阻R₁的电压：U₁=E-U₀=1.5V
 R₁的功率：P₁=U₁I=1.5×0.6W=0.9W
 灯泡电流：I₀=

U0

R0

=

4.5

15

A=0.3A  
 变阻器上部分电阻R₂电流：I₂=I-I₀=0.3A
 R₂功率：P₂=U₀I₂=4.5×0.3W=1.35W  
 变阻器消耗的电功率：P_R=P₁+P₂=2.25W
故电路的效率：η=

P0

PR+P0

×100%=

1.35

3.6

×100%=37.5%
（2）将滑动变阻器接成限流电路，与灯泡串联．灯泡正常发光，电流为I₀=0.3A
电源总功率：P=EI₀=6×0.3W=1.8W
 效率η_M=

p0

p

×100%=75%
答：
（1）变阻器消耗的电功率P_R，电路的效率η为37.5%．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，在只能利用原有器材的情况下，如何选择变阻器的连接，此时效率η_M为75%．