Question

11．如图所示的电路中，用电动势E=6V的电池组向电阻R₀=15Ω，额定电压U₀=4.5V的灯泡供电．移动滑动变阻器R的滑动片，使灯泡正常发光时，电流表的示数为0.6A，不计电源和电流表的电阻．求：变阻器消耗的电功率P_R，电路的效率η（灯泡消耗的功率为有效功率）．

Answer 1

分析 变阻器的功率等于上下两部分功率之和．灯泡正常发光，其电压为U₀=4.5V．电源的内阻不计，路端电压U=E=6V，可确定出变阻器上下两部分的电压和电流，即可由功率公式P=UI分别求出变阻器消耗的电功率P_R．电路的效率等于灯泡的功率与总功率百分比．

解答 解：变阻器上部分电阻R₁的电压：U₁=E-U₀=1.5V
 R₁的功率：P₁=U₁I=1.5×0.6W=0.9W
 灯泡电流：I₀=$\frac{{U}_{0}^{\;}}{{R}_{0}^{\;}}$=$\frac{4.5}{15}$A=0.3A  
 变阻器上部分电阻R₂电流：I₂=I-I₀=0.3A
 R₂功率：P₂=U₀I₂=4.5×0.3W=1.35W  
 变阻器消耗的电功率：P_R=P₁+P₂=2.25W
故电路的效率：η=$\frac{{P}_{0}^{\;}}{{P}_{R}^{\;}+{P}_{0}^{\;}}$×100%=$\frac{1.35}{3.6}$×100%=37.5%
答：变阻器消耗的电功率${P}_{R}^{\;}$为2.25W，电路的效率η为37.5%

点评 本题关键要根据电路结构，确定各部分电阻的电压和电流，知道效率的含义，运用欧姆定律和功率公式列式求解．