Question

物理题，要过程！谢。

在图所示电路中，电源电压为8V，且保持不变，滑动变阻器R1的阻值范围是0~20Ω，R2=40Ω，灯泡L标有“6V 3W”字样。

闭合开关S、S1和S2，整个电路消耗的最小电功率为多少？

断开开关S、S1和S2，在CD间加接一个量程为0~3V的电压表，再

闭合S。且灯泡的功率不得超过额定功率。求滑动变阻器的滑片P只能在阻值多大的范围内滑动？

Answer 1

滑动变阻器的滑片P只能在阻值4-7.2欧间滑动.
闭合开关S、S1和S2，整个电路消耗的最小电功率为u*u/R,滑动变阻器R1的阻值取最大值20欧时R有最大值40/3+12 此时P=8*8/(40/3+12)=48/19W
断开开关S1和S2，电路由L与R1串联,L的额定电流6/3=0.5A>=总电流,电路最小阻值为8/0.5=16欧 滑动变阻器R1的阻值大于4欧
电压表的量程为3欧,那么灯的电压必须不小于于5V,此时电路中最小电流为5/12A
总电阻有最大值为8/(5/12)=19.2欧,R1=7.2欧

Answer 2

1、闭合开关S、S1和S2，灯泡被短路，此时滑动变阻器与R1并联，由于电源电压保持不变，由P=UI知，若想让电路消耗电功率最小，电路总电流必须要最小，故电阻应最大，所以，应将滑动变阻器调到最大阻值。此时R1与R2的并联阻值为R=20*40/（20+40）=40/3Ω，P=U^2/R=8^2/(40/3)=4.8W
2、由灯泡的“6V 3W”可知，灯泡的额定电流为I=3W/6V=0.5A ,灯泡的电阻为RL=6V/0.5A=12Ω。
因为要求中，灯泡的功率不得超过额定功率，也就是说不能超过额定电压，额定电流，固电路的最大电流为0.5A，所以电路最小阻值为R'=8V/0.5A=16Ω,滑动变阻器与灯泡串联，所以滑动变阻器的阻值不应小于R'-RL=16Ω-12Ω=4Ω，又因为电压表的量程为3V,故灯的电压要大于5V,此时电路中最小电流为5/12A，此时对应的电阻最大值为8V/(5/12A)=19.2Ω,R1=19.2Ω-12Ω=7.2Ω 固滑动变阻器的变化范围是4~7.2Ω。