问题详情:
如图1示,电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”,在AB间接入规格为“12V 12W”的灯泡,闭合开关,当变阻器的五分之一阻值连入电路时,灯泡正常发光.
(1)求灯泡正常工作时通过的电流和电源电压.
(2)R0是如图2示的Ra和Rb之间任意取值的电阻,当在AB间接入电阻R0后,闭合开关,在保*电路安全的情况下,将滑片P从最右端向左滑动的过程中,电流表示数均出现过0.4A(电流表选择0﹣0.6A量程),求R0的取值范围及电压表示数的最大值和最小值.
【回答】
【考点】IH:欧姆定律的应用;J9:电功率与电压、电流的关系.
【分析】(1)在AB之间接入灯泡时,灯泡L与R串联,此时灯泡两端的电压和额定电压相等,根据P=UI求出通过灯泡的电流即为电路中的电流,根据欧姆定律求出变阻器两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压;
(2)根据图2读出数据,根据欧姆定律求出Ra和Rb的阻值,根据欧姆定律求出电流表的示数为0.4A时电路中的总电阻,当滑动变阻器的滑片位于最右端时R0的阻值最小,根据电阻的串联求出R0的最小阻值,R0是Ra和Rb之间任意取值的电阻,据此求出R0的取值范围;当R0=15Ω且滑动变阻器的滑片位于最右端时电压表的示数最大,根据欧姆定律求出电压表的最大示数;当R0的阻值最大且电路中的电流最大时电压表的示数最小,根据欧姆定律求出R0两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电压表的最小示数.
【解答】解:(1)在AB之间接入灯泡时,灯泡L与R串联时,灯泡正常发光,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI可得,通过灯泡的电流即电路中的电流:
I=IL===1A;
由I=可得,滑动变阻器两端的电压:
UR=I×R=1A××30Ω=6V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:
U=UL+UR=12V+6V=18V;
(2)由图2可知,当Ia=Ib=2A时,Ua=20V,Ub=50V,则两电阻的阻值分别为:
Ra===10Ω,Rb===25Ω,
当电流表的示数为0.4A时,电路中的总电阻:
R总===45Ω,
当滑动变阻器的滑片位于最右端时,R0的阻值最小,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R0的最小阻值:
R0小=R总﹣R=45Ω﹣30Ω=15Ω,
又因R0是Ra和Rb之间任意取值的电阻,所以,R0的最大阻值:
R0大=Rb=25Ω,
所以,R0的取值范围为15Ω~25Ω;
当R0=15Ω,滑动变阻器的滑片位于最右端时(变阻器接入阻值最大),电压表的示数最大,则电压表的最大示数UR大=I′R=0.4A×30Ω=12V;
当R0=25Ω,电路中的电流最大为0.6A时,R0两端的电压最大,电压表的示数最小,
此时R0两端的最大电压U0大=I大R0=0.6A×25Ω=15V,
则电压表的最小示数UR小=U﹣U0大=18V﹣15V=3V.
答:(1)灯泡正常工作时通过的电流为1A,电源电压为18V;
(2)R0的取值范围为15Ω~25Ω,电压表示数的最大值为12V、最小值为3V.
知识点:电功率
题型:计算题