如图所示电路,电源电压18V恒定不变,小灯泡工标有“12V”的字样,滑动变阻器的规格为“200Ω1A”,电流表...
问题详情:
如图所示电路,电源电压18V恒定不变,小灯泡工标有“12V”的字样,滑动变阻器的规格为“200Ω 1A”,电流表量程“0~0.6A”电压表量程“0~15V”调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关,小灯泡L恰好正常发光,此时电流2s内对小灯泡L做功12J,不考虑温度对电阻的影响。求:
(1)小灯泡L正常发光时的电流;
(2)滑动变阻器接人电路的阻值在什么范围时才能保*电路的安全;
(3)小灯泡L两端电压为何值时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率是多少?
【回答】
(1)0.5A(2)12Ω~120Ω(3)9V,3.375W。
【解析】(1)灯泡正常发光时的电压UL=12V,t=2s时电流对小灯泡做的功WL=12J,
由W=UIt可得,小灯泡L正常发光时的电流:
IL===0.5A;
(2)因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,变阻器允许通过的最大电流为1A,
所以,电路中的最大电流I大=0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
由I=U/R可得,电路中的总电阻和灯泡的电阻分别为:
R总===36Ω,RL===24Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R小=R总﹣RL=36Ω﹣24Ω=12Ω,
当电压表的示数UR=15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时灯泡两端的电压:
UL′=U﹣UR=18V﹣15V=3V,
则电路中的最小电流:
I小===A,
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R大===120Ω,
则滑动变阻器接人电路的阻值在12Ω~120Ω的范围时才能保*电路的安全;
(3)滑动变阻器消耗的电功率:
PR=URI=(U﹣IRL)I=(18V﹣I×24Ω)I=﹣I2×24Ω+18V×I=3.375W﹣24(I﹣A)2,
当I=A时,滑动变阻器消耗的电功率最大,此时灯泡两端的电压:
UL″=IRL=A×24Ω=9V,
滑动变阻器消耗的最大电功率:
PR大=(U﹣UL″)I=(18V﹣9V)×A=3.375W。
知识点:电功率单元测试
题型:计算题
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