Question

一灯泡的电阻R₀=2 Ω，正常工作电压为U₀=4.5 V,由一输出电压恒为U=6 V的电源供电，利用一滑动变阻器将灯泡与电源相连.为了使灯泡正常工作且保证电路工作效率最大，应怎样进行连接？说明理由，并求最大效率及变阻器的电阻值.

Answer 1

解析：灯泡与变阻器的连接方式有三种，如图：

     （1）变阻器全部与灯泡并联，如图A所示，这时灯泡两端电压为6 V不符合要求.

?  （2）变阻器全部与灯泡串联，如图B所示这时U₀=4.5 V,则变阻器的取值R=R₀/3=0.67Ω,效率η=IU₀/IU=U₀/U=75%

?  （3）变阻器一部分与灯泡并联，另一部分与并联部分串联，即联成分压电路，如图C所示，此时效率：η=P₀/IU=I₀U₀/IU,又由于I₀＜I,则η＜U₀/U=75%?综合上述，应为第二种联接方式，最大效率η=75%,此时滑动变阻器的电阻值R=0.67 Ω.