如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合,滑片P置于滑动变阻器b端时,电压表V1示数为12V,电流表A...
问题详情:
如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合,滑片P置于滑动变阻器b端时,电压表V1示数为12V,电流表A示数为0.4A;当滑片P移至滑动变阻器中点时,电压表V2的示数恰好等于V1示数的一半(滑片P处于任何位置灯泡均可发光,灯丝电阻不随温度而改变).求:
(1)滑动变阻器的最大阻值为多少?
(2)滑片P由滑动变阻器b端移至中点过程中,灯泡L消耗的电功率变化了多少?
(3)当开关S闭合,在任意移动滑片P的过程中,电路消耗的最大功率为多少?
【回答】
解:(1)有图示电路图可知,当开关S闭合,滑片P置于滑动变阻器的b端时,
灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测灯泡两端电压,
由题意可知,电压表V1示数为12V,电流表A示数为0.4A,则:电源的电压U=12V,电路中的电流I=0.4A,
由I=可知,电路总电阻:R总=RL+R===30Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片P移至滑动变阻器的中点时,灯泡与滑动变阻器阻值的一半串联,
由题意可知,电压表V2的示数恰等于V1示数的一半,即:UL=U=×12V=6V,
此时滑动变阻器两端电压:UR=U﹣UL=12V﹣6V=6V,
串联电路中各处的电流相等,灯泡电阻:RL=R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
把②式代入①式可得:RL=10Ω,R=20Ω;
(2)滑片P置于滑动变阻器的b端时灯泡消耗的电能:
PL=I2RL=(0.4A)2×10Ω=1.6W,
当滑片P移至滑动变阻器的中点时消耗的电功率:
PL′===3.6W,
滑片P的由变阻器的b端移至中点过程中,灯泡E消耗的电功率变化:
△P=PL′﹣PL=3.6W﹣1.6W=2W.
(3)当滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,
只有灯泡接入电路,此时电路消耗的总功率最大,
电路消耗的最大功率:P===14.4W;
答:(1)滑动变阻器的最大阻值为20Ω.
(2)滑片P由滑动变阻器b端移至中点过程中,灯泡L消耗的电功率变化了2W.
(3)当开关S闭合,在任意移动滑片P的过程中,电路消耗的最大功率为14.4W.
知识点:测量小灯泡的电功率
题型:计算题