问题详情:
小鸡孵化器的电路如图所示,在一般情况下,只需灯光照明,电源电压为72V,R1为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有“100Ω 3A”字样,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“12V 3W”的字样.求:
(1)灯泡正常工作时的电流和电阻;
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡正常发光,求R1的阻值;
(3)S、S1、S2均闭合时,求R2消耗的最大电功率和最小电功率.
【回答】
【考点】欧姆定律的应用;电功率的计算.
【分析】(1)根据灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率,可利用公式I=计算出灯泡L正常工作时的电流,根据欧姆定律即可求出电阻.
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡L与电阻R1串联,而此时灯泡正常工作,从而可以判断出灯泡两端的电压,知道电源电压,利用串联电路电压的特点计算出电阻R1两端的电压,又知道此时通过灯泡的电流,再利用公式R=计算出R1的阻值.
(3)S、S1、S2均闭合时,电阻R1和滑动变阻器R2并联,灯泡被短路,电流表A1测通过电阻R1的电流,电流表A2测干路中的总电流.知道电源电压,利用并联电路电压的特点判断出电阻R1和滑动变阻器R2两端的电压,知道滑动变阻器的最大电阻,可利用公式P=计算出R2上消耗电功率的最小值.知道定值电阻R1两端的电压和R1的阻值,可利用公式I=计算出此时通过R1的电流,又知道电流表A2量程为0~3A,从而可以判断出干路中的最大电流,再利用并联电路电流的特点计算出通过R2的最大电流,再利用公式P=UI计算出求R2上消耗电功率的最大值.
【解答】解:(1)由P=UI可知灯泡L正常工作时的电流为:IL===0.25A,
由I=得:电阻R===48Ω.
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡L与电阻R1串联,而此时灯泡正常工作,
则此时电路中的电流为I=I额=0.25A,灯泡两端的电压为UL=U额=12V,而电源电压为U=72V,
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知:
电阻R1两端的电压为:U1=U﹣UL=72V﹣12V=60V,
由I=可知电阻R1的阻值为:
R1===240Ω.
(3)S、S1、S2均闭合时,电阻R1和滑动变阻器R2并联,电源电压为U=72V,
则U1=U2=U=72V,
而滑动变阻器的最大电阻为R大=100Ω,
R2消耗电功率的最小值为:P小===51.84W.
电阻R1的阻值为240Ω,而U1=U2=U=72V,
此时通过R1的电流为:I1===0.3A,
电流表A1测通过电阻R1的电流,电流表A2测干路中的总电流,电流表A1的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,
通过R2的最大电流为:I2=I﹣I1=3A﹣0.3A=2.7A,
R2消耗电功率的最大值为:P大=UI2=72V×2.7A=194.4W.
答:(1)灯泡正常工作时的电流是0.25A,电阻为48Ω.
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,电阻R1的阻值为240Ω.
(3)S、S1、S2均闭合时,R2上消耗电功率的最小值为51.84W、最大值为194.4W.
知识点:电功率
题型:计算题