Question

15．如圖所示，電源電壓保持不變，R為定值電阻，燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣，當(dāng)開關(guān)S、S₁同時(shí)閉合時(shí)，燈泡L正常發(fā)光；當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁斷開時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A（設(shè)燈絲電阻不受溫度影響）．求：
（1）電源電壓
（2）電阻R的阻值
（3）當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁斷開時(shí)，燈泡L消耗的實(shí)際功率．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S、S₁同時(shí)閉合時(shí)，電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等得出電源的電壓；
（2）當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁斷開時(shí)，R與L串聯(lián)，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$求得電路中的總電阻，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻；然后可得電阻R的阻值
（3）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，燈泡與R串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI=I²R求出燈泡L的實(shí)際功率．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S、S₁同時(shí)閉合時(shí)，燈泡L正常發(fā)光，電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路，
燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，
電源的電壓U=U_L額=6V；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω，
當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁斷開時(shí)，燈泡L與R串聯(lián)，
由I=$\frac{U}{R}$可得電路中的總電阻R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
串聯(lián)電路的總阻值等于串聯(lián)的各電阻阻值之和，
R=R_總-R_L=30Ω-12Ω=18Ω，
（3）由P=UI=I²R得燈泡L的實(shí)際功率：P_L=I²R_L=（0.2A）²×12Ω=0.48W．
答：（1）電源電壓為6V；
（2）電阻R的阻值為18Ω
（3）當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁斷開時(shí)，燈泡L消耗的實(shí)際功率為0.48W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等．