Question

如图所示，电源电压24V保持不变，灯泡上标有“12V 9W”字样，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P在变阻器中点C

如图所示，电源电压24V保持不变，灯泡上标有“12V 9W”字样，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P在变阻器中点C时，灯泡恰好正常发光．求：（1）滑动变阻器的最大阻值；（2）当滑动变阻器滑片P滑向b端时，要求你求出相关的五个物理量．（写出求解过程和结果）

Answer 1

（1）由P= U 2 R 可得，灯泡的电阻： R L = U L额 2 P 额 = (12V ) 2 9W =16Ω， 当滑动变阻器滑片P在变阻器中点C时，灯泡恰好正常发光，此时灯泡两端的电压为12V， ∵串联电路中总电压等于各分电压之和， ∴滑动变阻器两端的电压： U C =U-U L =24V-12V=12V， ∵串联电路中各处的电流相等， ∴由I= U R 可得： U L R L = U C R C ，即 12V 16Ω = 12V R C ， 解得：R C =16Ω， ∴滑动变阻器的最大阻值： R=2R C =2×16Ω=32Ω； （2）当滑动变阻器滑片P滑向b端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联， ∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和， ∴此时电路中的总电阻R 总 =R+R L =32Ω+16Ω=48Ω， 此时电路中的电流： I= U R 总 = 24V 48Ω =0.5A， 灯泡两端的电压： U L =IR L =0.5A×16Ω=8V， 滑动变阻器两端的电压： U R =IR=0.5A×32Ω=16V， 灯泡消耗的电功率： P L =U L I=8V×0.5A=4W， 滑动变阻器消耗的电功率： P R =U R I=16V×0.5A=8W， 电路消耗的总功率： P=UI=24V×0.5A=12W． 答：（1）滑动变阻器的最大阻值为32Ω； （2）当滑动变阻器滑片P滑向b端时，电路中的总电阻为48Ω，电路中的电流为0.5A，灯泡两端的电压为8V，滑动变阻器两端的电压为16V，灯泡消耗的电功率为4W，滑动变阻器消耗的电功率为8W，电路消耗的总功率为12W．（以上任意五个物理量均可）