在如圖電路中,電源電壓恆定,滑動變阻器的規格為“40Ω1A”。當在AB間接入燈泡L時,閉合開關,當滑片位於中點...
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問題詳情:
在如圖電路中,電源電壓恆定,滑動變阻器的規格為“40Ω 1A”。當在AB間接入燈泡L時,閉合開關,當滑片位於中點,燈泡L正常發光,此時燈泡L的電阻值與圖乙的電阻Ra阻值相等,電流表示數為0.5A.若將圖乙中電阻Ra和Rb以不同的連接方式接入AB間時,閉合開關,並調節滑片P,則Ra的最小功率為0.4W:而在通電時間相同情況下,電阻Rb消耗的最小電能為W1,消耗的最大電能為W2.求:
(1)燈泡正常工作時,電壓表的示數;
(2)燈泡的額定功率;
(3)電阻Rb消耗的電能W1和W2之比。
【回答】
解:
由乙圖可知,Ra、Rb的阻值分別為:Ra===10Ω,Rb===25Ω;
(1)當在AB間接入燈泡L時,閉合開關,R與燈泡串聯,當滑片位於中點即R==20Ω,此時電流表測電路電流I=0.5A,電壓表測R兩端電壓,
可得電壓表示數:U滑=IR=0.5A×20Ω=10V;
(2)燈泡正常發光,其額定功率與實際功率相等:
根據題意,此時燈泡的電阻:R燈=Ra=10Ω,
則燈泡的額定功率:P額=P燈=I2R燈=(0.5A)2×10Ω=2.5W;
(3)由P=UI=I2R可知,當電路中電流最小時,定值電阻消耗的電功率最小,
可得當調節滑片P,則Ra的最小功率為Pa小=0.4W時,電阻Ra和Rb是串聯方式接入AB間的,由P=UI可知,此時變阻器接入電路中的電阻最大,
此時電路中的電流:I小===0.2A;
電阻Rb消耗的最小電能為:W1=I小2 Rbt=(0.2A)2×25Ω×t﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
電源電壓:U=I小R串=0.2A×(10Ω+25Ω+40Ω)=15V;
電阻Ra和Rb以並聯方式接入AB間,由滑動變阻器的規格為“40Ω 1A”,所以電路中最大電流不能超過1A,即當I大=1A時,此時Rb消耗的電功率最大,在相同時間內消耗的電能最大;
由於Ra與Rb並聯,根據分流原理可得: ===,
而Ia+Ib=I大=1A,故可得Ib=A
知識點:電功率單元測試
題型:計算題
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