Question

【题目】如图所示电路，电源电压恒为12V，定值电阻R为12Ω，灯泡L标有“12V 0.5A”字样，假设灯丝电阻不随温度的变化而变化，求：
（1）灯泡L的额定功率是多少？
（2）当断开开关S2、闭合S1和S3时，电路中的总电流是多少？
（3）开关S1、S2、S3分别处于什么状态时，整个电路消耗的总功率最小？此时的总功率为多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：灯泡L标有“12V 0.5A”字样，表示灯的额定电压为12V，额定电流为0.5A，则灯的额定功率：

P=UI=12V×0.5A=6W；

答：灯泡L的额定功率是6W；

（2）解：当断开开关S2、闭合S1和S3时，灯与R并联，因电源电压为12V，故灯正常发光，通过的电流为0.5A，

根据欧姆定律通过R的电流：

IR= =1A，

根据并联电路电流的规律，电路中的总电流是：

I=IL+IR=0.5A+1A=1.5A；

答：当断开开关S2、闭合S1和S3时，电路中的总电流是1.5A；

（3）解：由欧姆定律I= ，灯的电阻：

RL= = =24Ω，

P=UI= ，当电路的总电阻最大时，电路的总功率最小，根据并联的电阻小于其中任一电阻，并联的电阻大于任一电阻，故当灯与R串联时，即S1、S3断开，S2闭合，灯与R串联时，串联的总电阻最大，根据电阻的串联，此时电路的总电阻：

R串联=RL+R=24Ω+12Ω=36Ω，

电路的最小电功率：

P最小= = =4W．

答：即S1、S3断开，S2闭合时，整个电路消耗的总功率最小，此时的总功率为4W．

【解析】（1）根据灯泡上字样的含义，根据P=UI求灯的额定功率；（2）分析电路的连接，判断灯的发光情况，根据欧姆定律求通过R的电流，根据并联电路电流的规律求总电流；（3）根据欧姆定律求出灯的电阻，根据P=UI= ，当电路的总电阻最大时，电路的总功率最小，根据并联的电阻小于其中任一电阻，并联的电阻大于任一电阻，判断开关的开关与闭合情况使灯与R串联时，根据电阻的串联，电路的总电阻，根据P=UI= 求电路的最小电功率．
【考点精析】利用欧姆定律及其应用和电功率的计算公式对题目进行判断即可得到答案，需要熟知欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．