Question

如图所示，电源电压为12V，且保持不变，己知滑动变阻器R₃的最大阻值为20Ω，定值电阻R₁= 10Ω，R₂= 15Ω，电流表的量程为0.6A。

(l)S、S₁闭合，S₂断开时，要使电流表的示数最小，则滑动变阻器的滑片P应滑到何处?此时电压表的示数为多少? 10min内电流通过R₁产生的热量是多少?

(2)S、S₂闭合，S₁断开时，求电路允许消耗最大功率情况下，电路最大功率是多少？R₃的阻值为多大?

Answer

(1)960(J ) （2）5 (Ω)

【解析】（1）S、S1闭合，S2断开时，R1与R3串联，电压表测R3两端的电压，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器的滑片位于左端a处时，接入电路中的电阻最大，电路中的总电阻最大，电路中的电流最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的最小电流：，此时电压表的示数：U3=I小R3=0.4A×20Ω=8V，10min内电流通过R1产生的热量：Q1=I小2R1t=（0.4A）2×10Ω×10×60s=960J；
（2）S、S2闭合，S1断开时，R2与R3串联，电压表测R3两端的电压，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流：，因0.8A＞0.6A，所以，电路中的最大电流I大=0.6A，此时电路的功率最大，则电路最大功率：P大=UI大=12V×0.6A=7.2W，此时电路中的总电阻：，R3的阻值：R3′=R-R2=20Ω-15Ω=5Ω．
答：（l）S、S1闭合，S2断开时，要使电流表的示数最小，则滑动变阻器的滑片P应滑到左端a处，此时电压表的示数为8V，10min内电流通过R1产生的热量是960J；
（2）S、S2闭合，S1断开时，电路允许消耗最大功率情况下，电路最大功率是7.2W，R3的阻值为5Ω．