题目内容
将一个标有“24V、48W”的电灯接在电源电压U=36V、内电阻r=2Ω的直流电源下使用,今有“2Ω、50W”的定值电阻R若干只可供选用,请按下列要求设计两种简单的电路使电灯能正常发光.(1) ①定值电阻与电灯串联作分压电阻使用. ②定值电阻与电灯并联作分流电阻使用.
(以上两问需写出设计根据要点,画出电路图)
(2) 在你设计两种电路中哪种方案较好,说明理由.
分析:(1)①定值电阻与电灯串联作分压电阻使用.通过电路的电流相等,根据欧姆定律可计算分压电阻的大小.
②定值电阻与电灯并联作分流电阻使用.电路两端的电压相等,根据欧姆定律可计算分流电阻的大小.
(2)根据电功率公式的变形P=I2R计算电路损耗,损耗越小越节能,方案越好.
②定值电阻与电灯并联作分流电阻使用.电路两端的电压相等,根据欧姆定律可计算分流电阻的大小.
(2)根据电功率公式的变形P=I2R计算电路损耗,损耗越小越节能,方案越好.
解答:解:(1)电灯额定电流I0=
=2A,电阻R0=
=12Ω,
定值电阻R的额定电流I=
=5A.
①R总=
=
=18Ω,R串=R总-R0-r=18Ω-12Ω-2Ω=4Ω.也就是两个定值电阻串联.
电路图如图
②I总=
=
=6A,R并=
=
=6Ω.也就是三个定值电阻串联.
电路图如图
.
(2)①:PR1=I2R1=(2A)2×4Ω=16W,
Pr1=I2r1=(2A)2×2Ω=8W,
P1损=PR1+Pr1=16W+8W=24W.
②:PR2=
=
=96W,
Pr2=I2r=(6A)2×2Ω=72W,
P2损=PR1+Pr1=96W+72W=168W.
∵24W<168W,
∴①节能,方案1较好.
| U0 |
| R0 |
| U0 |
| I0 |
定值电阻R的额定电流I=
|
①R总=
| U |
| I0 |
| 36V |
| 2A |
电路图如图
②I总=
| U-U0 |
| r |
| 36V-24V |
| 2Ω |
| U0 |
| I总-I0 |
| 24V |
| 6A-2A |
电路图如图
(2)①:PR1=I2R1=(2A)2×4Ω=16W,
Pr1=I2r1=(2A)2×2Ω=8W,
P1损=PR1+Pr1=16W+8W=24W.
②:PR2=
| U2 |
| R2 |
| (24V)2 |
| 6Ω |
Pr2=I2r=(6A)2×2Ω=72W,
P2损=PR1+Pr1=96W+72W=168W.
∵24W<168W,
∴①节能,方案1较好.
点评:本题考查学生综合运用串联电路电流规律,并联电路电压规律,欧姆定律,电功率公式解决实际问题的能力.
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