如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡的额定电压为9V，灯泡的I-U关系如图所示，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，变阻器R的最大电阻为400Ω．求：（1）移动滑动变阻器

Question

如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡的额定电压为9V，灯泡的I-U关系如图所示，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，变阻器R的最大电阻为400Ω．求：

（1）移动滑动变阻器使小灯泡正常工作，此时电压表、电流表A₁读数分别为7V和0.07A，求：R₀的电阻和电源电压．
（2）在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定值的情况下，求，电路消耗的最小功率及此时滑动变阻器连入电路中的电阻．

Answer 1

由电路图可知，R与R₀并联后与L串联，电压表测并联部分两端的电压，电流表A测干路电流，电流表A₁测R₀支路的电流．
（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=(U)/(R)可得，R₀的电阻：
R₀=(U并)/(I0)=(7V)/(0.07A)=100Ω，
因为小灯泡正常发光，
所以U_L=9V，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电源的电压：
U=U_并+U_L=7V+9V=16V；
（2）要使电路消耗的电功率最小，电压表的示数要达到最大值，即U_并′=15V，
此时，灯泡两端的电压：
U_L′=U-U_并′=16V-15V=1V，
由灯泡的I-U图象可知，此时电路中的电流为I=0.2A，
电路消耗的最小功率：
P_最小=UI=16V×0.2A=3.2W，
此时，通过R₀的电流：
I₀′=(U并′)/(R0)=(15V)/(100Ω)=0.15A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过滑动变阻器的电流：
I_R=I-I₀′=0.2A-0.15A=0.05A，
滑动变阻器接入电路中的电阻：
R=(U并′)/(IR)=(15V)/(0.05A)=300Ω．
答：R₀的电阻为100Ω，电源的电压为16V；
（2）电路消耗的最小功率为3.2W，滑动变阻器连入电路中的电阻为300Ω．