如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,當開關S閉合,滑片P置於滑動變阻器b端時,電壓表V1示數為12V,電流表A...
問題詳情:
如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,當開關S閉合,滑片P置於滑動變阻器b端時,電壓表V1示數為12V,電流表A示數為0.4A;當滑片P移至滑動變阻器中點時,電壓表V2的示數恰好等於V1示數的一半(滑片P處於任何位置燈泡均可發光,燈絲電阻不隨溫度而改變).求:
(1)滑動變阻器的最大阻值為多少?
(2)滑片P由滑動變阻器b端移至中點過程中,燈泡L消耗的電功率變化了多少?
(3)當開關S閉合,在任意移動滑片P的過程中,電路消耗的最大功率為多少?
【回答】
解:(1)有圖示電路圖可知,當開關S閉合,滑片P置於滑動變阻器的b端時,
燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯,電壓表V1測電源的電壓,電壓表V2測燈泡兩端電壓,
由題意可知,電壓表V1示數為12V,電流表A示數為0.4A,則:電源的電壓U=12V,電路中的電流I=0.4A,
由I=可知,電路總電阻:R總=RL+R===30Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
當滑片P移至滑動變阻器的中點時,燈泡與滑動變阻器阻值的一半串聯,
由題意可知,電壓表V2的示數恰等於V1示數的一半,即:UL=U=×12V=6V,
此時滑動變阻器兩端電壓:UR=U﹣UL=12V﹣6V=6V,
串聯電路中各處的電流相等,燈泡電阻:RL=R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
把②式代入①式可得:RL=10Ω,R=20Ω;
(2)滑片P置於滑動變阻器的b端時燈泡消耗的電能:
PL=I2RL=(0.4A)2×10Ω=1.6W,
當滑片P移至滑動變阻器的中點時消耗的電功率:
PL′===3.6W,
滑片P的由變阻器的b端移至中點過程中,燈泡E消耗的電功率變化:
△P=PL′﹣PL=3.6W﹣1.6W=2W.
(3)當滑片P在a端時,滑動變阻器接入電路的阻值為零,
只有燈泡接入電路,此時電路消耗的總功率最大,
電路消耗的最大功率:P===14.4W;
答:(1)滑動變阻器的最大阻值為20Ω.
(2)滑片P由滑動變阻器b端移至中點過程中,燈泡L消耗的電功率變化了2W.
(3)當開關S閉合,在任意移動滑片P的過程中,電路消耗的最大功率為14.4W.
知識點:測量小燈泡的電功率
題型:計算題
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