题目内容
【题目】为描述“220V 100W”白炽灯的伏安特性曲线,提供的器材有:白炽灯,调压变压器,22V交流电源,交流电压表(量程300V、内阻300kΩ),交流电流表(量程0.6A、内阻0.15Ω),开关,导线若干。
(1)如图(a)所示是调压变压器的构造图,在圆环形的铁芯上只绕一个线圈。如果将220V交流电接在变压器的AB端,测量电路接在BP端。该变压器用作_______变压器(选填“升压”或“降压”)。
![]()
![]()
(2)为使在额定电压下测得的实验数据的误差尽量小,请在图(b)中完成该测量原理电路图的连线。在电路接通之前,应将调压变压器的滑动触头P移动至_______端(选“A”或“B”),并且将滑动变阻器的滑片移动至____端(选填“a”或“b”)附近。
(3)根据测量结果描绘出“220V 100W”白炽灯的伏安特性曲线如图(c)所示。若将两个“220V 100W”的灯泡串联后接入如图(d)所示的交流电路中,已知R1=1kΩ,R2=10kΩ,n1=200匝,n2=400匝,则通过白炽灯的电流为_________A,电阻R1消耗的功率为________W。(结果保留两位有效数字)
![]()
【答案】 降压
A 端 b端 0.24(0.22~0.26均可) 68(64~70均可)
【解析】(1)由图可知,输入端将全部线圈均接入,而输出端只接入了一部分线圈,则可知,输出电压一定小于输入电压,故为降压变压器;
(2)变压器视为电源,由于电源电压最大为220V,通过变压器可以将电压调整为零,故本实验不需要采用分压接法,应采用限流接法;同时灯泡电阻
,则有:
,故该电阻应视为大电阻,采用电流表内接法,故电路图如图所示;为了让电路中电流最小,开始时应将滑片调至接入电阻最大的位置,故滑片滑到b端;
(3)根据变压器原理
可知,输出电压
;设灯泡电压为U,电流为I,则根据欧姆定律可得:
,代入数据并变形解得:U=200-454I;在灯泡的伏安特性曲线图中作出对应的图象,如图所示,则两图的交点为灯泡的工作点,由图可知,电流I=0.24A;电压U=90V;R1两端的电压U'=440-2U=440-180=260V;故
消耗的电功率![]()