Question

【題目】如圖所示，燈泡L正常工作時的電壓UL=6V,燈泡電阻RL=12Ω,滑動變阻器R1的最大阻值為100Ω，電流表的量程為0- 0.6A,電壓表的量程為0~ 15V,電源電壓U=18V,電源電壓U2未知，電源電壓和燈泡電阻不變。只閉臺開關S3、S4滑動變阻器的滑片P移動到a位置，此時電壓表示數Ua為3V,電流表示數Ia=0.5 A:只閉合開關S2、S4，滑片P由a位置移動到b位置時，滑動變阻器連入電路的阻值是Rb，此時電流表示數Ib=0. 3A, Rb: R2=8 :5。求:

（1）燈泡正常工作時的電流:

（2）只閉合開關S1、S2時，為保證電路安全滑動變阻器連入電路中的阻值范圍;

（3）電源電壓U2。

Answer 1

【答案】(1) 0.5A；(2) 24Ω-60Ω；(3) 18V

【解析】

(1)已知燈泡L正常工作時的電壓UL=6V，燈泡電阻RL=12Ω，由歐姆定律可知燈泡正常工作時的電流

=0.5A

(2)只閉合開關S1、S2時，燈泡L和滑動變阻器串聯，電流表測量電路中電流，電壓表測量滑動變阻器兩端電壓，由題意可知電流表量程為0- 0.6A，燈泡額定電流0.5A，所以電路中最大電流Imax=0.5A，此時滑動變阻器電壓為

URmin=U-ULmax=18V-6V=12V

接入電路中滑動變阻器最小

Rmin=Ω

電壓表的量程為0-15V，所以滑動變阻器兩端最大電壓為15V，串聯分壓，所以燈泡L最小電壓為

ULmin=U-URmax=18V-15V=3V

此時電路中最小電流

Imin=

此時接入滑動變阻器電阻最大

Rmax=Ω

所以為保證電路安全滑動變阻器連入電路中的阻值范圍為24Ω-60Ω；

(3) 只閉臺開關S3、S4滑動變阻器和定值電阻串聯，滑片P移動到a位置，由歐姆定律可得

Ra=Ω

此時

Ia==0.5A

只閉合開關S2、S4，滑片P由a位置移動到b位置時，

Ib==0.3A

又因為RL=12Ω，Rb: R2=8 :5，結合上式求得R2=30Ω，U2=18V。

答：(1)燈泡正常工作時的電流為0.5A；(2)只閉合開關S1、S2時，為保證電路安全滑動變阻器連入電路中的阻值范圍24Ω-60Ω；(3)電源電壓U2為18V。。