Question

【初中电路题】

电源电压为6V，一只标有"3V 3W"的小灯泡与一个最大阻值为9Ω的滑动变阻器串联，在保证电路安全工作的前提下，电路消耗的最大功率和滑动变阻器两端的最大电压分别为什么？
详细解答过程！

Answer 1

因为灯泡正常工作时的电流为I=P/U=3W/3U=1A，灯泡电阻为R=U/I=3V/1A=3Ω
在保证电路安全工作的前提下,即灯泡不能烧掉，所以电路中电流最大只能达到1A，根据P=I^2*R当电流达到1A是电功率是最大的。
电源电压为6V，电流为1A，电路中的电阻为R=U/I=6V/1A=6Ω
电路消耗的最大功率P=I^2*R=(1A)^2*6Ω=6W
根据串联电路电压分配与电阻成正比的关系
当滑动变阻器整个接入电路时，两端电压达到最大
总电阻为12Ω，此时电流为I=U/R=6V/12Ω=0.5A
滑动变阻器两端得最大电压为U=IR=0.5A*9Ω=4.5V

Answer 2

解：
P额=3W; U额=3V
∴R=(U额^2)/P额=3^2/3=3Ω
I 额=P额/U额=3/3=1A
∵I ≤ I 额
I=U/(R+R串)=6/(3+R滑)≤1A
∴R滑≥3Ω
∴P总=U^2/(R+R滑)≤6^2/(3+3)=6W，即P总max=6W
U滑≥UR滑/(R+R滑)=6*3/(3+3)=3V，即U滑min=3V
U滑max=UR滑总/(R+R滑总)=6*9/(3+9)=4.5V，即U滑max=4.5V

Answer 3

先算出灯泡的电阻：
根据公式：P= U^2 / R 可以得：3 = 3*3 / R 解得：R=3Ω
然后再由电路功率公式来分析电路的最大功率：
P 总= U总^2 / R总 从这里可以知道，电压是恒定的，电阻最小时，电路的总功率最大。
但是又要考虑安全性，小灯泡的的最大承受电压为3V，所以根据串联电路的分压原理，当滑动变阻器取电阻值为3Ω时，小灯泡刚好达到最大功率，即安全界限。此时电路总电阻是6Ω，所以最大功率是：6*6/6=6W
由串联电路分压原理可以解得，当滑动变阻器达到电阻最大时，其两端电压最大，且电压大小与它本身电阻比上总电阻的值乘以总电压：即：9/（9+3）*6 == 4.5V

Answer 4

P=UI=6VX3W/3V=6W
R=(6V-3V)/1A=3欧

Answer 5

I=P/U灯=1A.滑动变阻器顶起了，就是电路最大点流是1，pmax=1x6=6w.不复杂吧

Answer 6

慢慢想