践行者初中物理电学典题详解第282题

如图所示，小灯泡L标有“2V 1W”字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器R标有“40Ω 1A”字样。电源电压保持不变，R0的阻值为12Ω，电流表的量程为0~3A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时，小灯泡恰好正常发光。求:

⑴小灯泡正常发光时的电流；

⑵电源电压；

⑶在保证电路安全前提下，电路消耗总功率的最大值。

解析:1当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时:

1.1分析电路图可知:

①R0断路，L与R串联，

②A测该电路中的电流I；

1.2由题意可知:

①R=40Ω/2=20Ω，

②小灯泡L标有“2V 1W”字样，且正常发光，

则UL=UL额=2V，PL=PL额=1W，

则I=PL/UL=1W/2V=0.5A，

U=UL+IR=2V+0.5A×20Ω=12V，

P总=UI=12V×0.5A=6W；

2由P=UI可知，在保证电路安全前提下，

欲使电路消耗总功率最大，

只需电路中的电流最大；

分析电路图可知:

2.1当只闭合S、S1时:

2.1.1分析电路图可知：

①L短路，R0断路，电路是R的简单电路，

②A测电路中的电流I；

2.1.2由题意知，滑动变阻器R标有“40Ω 1A”字样，

则当Imax=1A时，

则Pmax=UImax=12V×1A=12W；

2.2当S、S1、S2都闭合时:

2.2.1分析电路图可知:

①L短路，R0与R并联，

②A测干路电流I'；

2.2.2由题意知:

①R0=12Ω，

则I0=U/R0=12V/12Ω=1A，

②R支路最大电流为Imax=1A，

则I'max=I0+Imax=1A+1A=2A，

Pmax=UI'max=12V×2A=24W；

综上:在保证电路安全前提下，电路消耗总功率的最大值为24W。

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