如图所示电路中,电源电压6V恒定,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,灯L1和L2的规格分别为“6V1.8W”和“6V1.2W”,滑动变阻器R的规格为“50Ω1.5A”,不计温度对灯丝电阻的影响.求:
(1)滑动变阻器的滑片P放在a端时,闭合开关S1、S2、S3后,电压表和电流表的读数是多少?
(2)若两灯中只允许一盏灯工作,且要求电路元件安全使用,在滑片移动过程中,整个电路至少消耗多少电功率?
(1)由题意知L1、L2的阻值R1、R2分别为:R1=
=U 2额1 P额1
=20Ω,R2=(6V)2 1.8W
=U 2额2 P额2
=30Ω(6V)2 1.2W
当P放在最左端时,滑动变阻器连入电路的阻值为0,电压表被短路,示数为0;
L1、L2并联,电流表测量干路电流.∴I=I1+I2=
+U R1
=U R2
+6V 20Ω
=0.5A.6V 30Ω
(2)只有一盏灯接入电路时,应是L1或L2与滑动变阻器串联,电路的总功率决定于电源电压和电流(电流表的示数).
电路中的总电阻R=R1(或R2)+Rp,
∴电路中的电流等于I=
=U R
≤U R1(或R2)+Rp
=0.3A<0.6A<1.5A,6V 20Ω
∴电流表、滑动变阻器始终安全.
加在滑动变阻器两端的电压UP=U-U灯,若电压表安全,有UP=U-U灯≤3V,
若1:当让灯1工作时,则总电路的中电压表最大电压为3V,这总电阻最大为40欧姆
则:pmin=
=U2 R总
=0.9W(6V)2 40Ω
2:当是灯2工作的时候,电路最大总电阻为60欧姆,
则:pmin=
=U2 R总
=0.6W(6V)2 60Ω
答:(1)电压表和电流表的读数分别是0V、0.5A;(2)整个电路至少消耗的电功率是0.9W或0.6W.