如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器最大值为R1=40Ω,小灯泡的电阻为10Ω且保持不变.当S1、S2 均闭合且滑片P 滑到a 端时,电流表 A1、A2的示数之比为3:2;当S1、S2均断开且滑片P置于

问题描述:

如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器最大值为R1=40Ω,小灯泡的电阻为10Ω且保持不变.当S1、S2 均闭合且滑片P 滑到a 端时,电流表 A1、A2的示数之比为3:2;当S1、S2均断开且滑片P置于滑动变阻器中点时,小灯泡 L的功率为10W.求:

(1)电阻R2 的阻值;
(2)当S1、S2 均闭合且滑片P 在a端时,电压表的示数;
(3)整个电路消耗的最小电功率.

(1)当S1、S2均闭合且滑片P滑到a端时,小灯泡L短路,R1、R2并联,电流表A1测干路电流,A2测R2电流.

I
I2
=
3
2
,I=I1+I2
I1
I2
=
1
2

I1
I2
=
R1
R2

∴R2=
I1
I2
R1=
1
2
×40Ω=20Ω.
答:电阻R2 的阻值为20Ω.
(2)当S1、S2均断开且滑片P置于变阻器中点时,小灯泡L和R1串联,
∵P=I2RL∴I=
P
RL
=
10W
10Ω
=1A,
电源电压U=I(RL+
1
2
R1)=1A×(10Ω+
1
2
×40Ω)=30V,
当S1、S2均闭合且滑片P在a端时,电压表测电源电压,
∴电压表示数U=30V.
答:当S1、S2 均闭合且滑片P 在a端时,电压表的示数为30V.
(3)当S1、S2均断开且滑片P滑到端a时,电路总电阻最大,电路消耗电功最小.
电路总电阻:R=R1+RL=40Ω+10Ω=50Ω,
电路总功率:P=
U2
R
=
(30V)2
50Ω
=18W.
答:整个电路消耗的最小电功率是18W.