题目内容
【题目】如图甲所示,电源电压可调,小灯泡的额定电压是6V,电源电压调至12V,滑动变阻器标有“20Ω 2A”。闭合S1和S2,调节滑片P进行测量,并画出如图乙所示的U﹣I图象。当电压表示数为6V时,断开S2,发现电压表示数变为8V.求:
(1)小灯泡的额定功率是多大?
(2)R0的阻值是多大?
(3)采用图甲中的电路,通过改变电源电压、开关的状态,并结合移动滑片P,总能让小灯泡正常发光。求电源电压的变化范围。
【答案】(1)3.6W;(2)15Ω;(3)6V﹣27V。
【解析】
(1)闭合S1和S2,灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电压表示数为6V时,灯正常发光,由图乙知电流为0.6A,则灯的额定电功率为:
P=ULIL=6V×0.6A=3.6W
(2)由串联电路的规律及欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻:
当断开S2时,灯、定值电阻、变阻器串联,电压表测灯与定值电阻的电压,电压表示数变为8V,由串联电路的规律及欧姆定律,电路的电流为:
由图知,此时灯的电压为2V,根据串联电路的规律及欧姆定律得,定值电阻:
(3)灯正常发光时的电流为0.6A,根据U=IR可知,当灯与定值电阻串联后再与变阻器最大电阻串联时,电源电压最大,这时灯的电压为6V,由欧姆定律,定值电阻与变阻器的电压为:
U″=IL(R0+R滑大)=0.6A×(15Ω+20Ω)=21V
由串联电路电压的规律可得,让小灯泡正常发光的最大电源电压:
U大=UL+U″=6V+21V=27V
这时电压表示数为:
UV=UL+ILR0=6V+0.6A×15Ω=15V
没有超过电压表最大量程;当变阻器与灯串联时,若变阻器连入电路的电阻为0时,电源电压最小6V,故总能让小灯泡正常发光电源电压的变化范围为6V﹣27V。
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