Question

11．如圖所示電路中，小燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣，R₂=6Ω，當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為0.8A，這時(shí)小燈泡L正常發(fā)光，求：
（1）電源電壓U；
（2）小燈泡L的阻值；
（3）電阻R₁的阻值；
（4）當(dāng)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，小燈泡L消耗的功率．（假設(shè)燈絲電阻不受溫度影響）

Answer 1

分析 （1）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，R₂被短路，燈泡L與R₁并聯(lián)接入電源兩端．根據(jù)額定電壓下燈泡正常發(fā)光得出電源的電壓；
（2）根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求燈的電阻；
（3）已知燈泡額定電壓和額定功率，可以得到燈泡正常發(fā)光電流；已知干路電流和通過(guò)燈泡的電流，可以得到通過(guò)R₁的電流；已知R₁兩端電壓和通過(guò)的電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出R₁的電阻；
（4）當(dāng)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，燈泡L和R₂串聯(lián)．已知燈泡額定電壓和額定功率，可以得到燈泡電阻；已知燈泡電阻和R₂阻值，可以得到串聯(lián)電路總電阻；已知電源電壓和電路總電阻，可以得到串聯(lián)電路電流；已知燈泡電阻和通過(guò)的電流，根據(jù)P=I²R求出燈泡消耗的電功率．

解答 解：（1）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，R₂被短路，燈泡L與R₁并聯(lián)接入電源兩端．小燈泡正常發(fā)光，所以，電源電壓
U=U_L=6V；
（2）燈泡的電阻為R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}=\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（3）燈泡正常發(fā)光的電流為I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}=\frac{3W}{6V}$=0.5A；根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)R₁的電流為
I₁=I-I_額=0.8A-0.5A=0.3A，
根據(jù)歐姆定律，R₁的阻值為R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（4）當(dāng)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，燈泡L和R₂串聯(lián)．
燈泡的電阻為R_L=12Ω；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的規(guī)律，串聯(lián)電路總電阻為R_串=R_L+R₂=12Ω+6Ω=18Ω，
根據(jù)歐姆定律，串聯(lián)電路電流為I_串=$\frac{U}{{R}_{串}}=\frac{6V}{18Ω}$=$\frac{1}{3}$A，
燈泡的實(shí)際功率為P_實(shí)=I_串²R_L=（$\frac{1}{3A}$）²×12Ω≈1.33W．
答：
（1）電源電壓為6V；
（2）小燈泡的電阻為12Ω；
（3）電阻R₁的阻值為20Ω；
（4）當(dāng)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，小燈泡L消耗的功率為1.33W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路、并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律及功率公式的應(yīng)用，注意通過(guò)開(kāi)關(guān)的通斷明確電路的連接，同時(shí)應(yīng)明確燈泡正常發(fā)光即工作在額定狀態(tài)下這一條件．