开关S2应当断开,通过电流表的电流与通过R3的电流相等。电压表的示数为15伏。
(2)当开关S1、S2都断开时,可以去掉与S1、S2串联的电路元件,画出等效电路图。此种情况R1与R3串联,电流表测量电路电流,电压表测量R3两端电压。
=600秒,Q=(0.5安)2×25欧×600秒=3750焦。
(3)闭合开关S1、S2,R1被短路、R2与R3并联,我们可根据图分析。当滑动片位于滑动变阻器的右端时,滑动变阻器的线圈被全部接入电路,接入电路的电阻为30欧。此时,并联电路的总电阻最大,电流表、的示数最小。
电路消耗的电功率P总=I2·U=1.1安×15伏=16.5瓦。 说明:
对于较为复杂的电路,应当根据具体情况作简化处理,去掉一些不起作用的电路元件,画出简化电路图。然后根据简化的电路图进行分析。画简化的电路图是解决较复杂问题的基础和关键,我们必须掌握这个基本功。
画等效电路图时,要根据电流分流会合法、等电压分析电路元件的作用,决定其取舍和连接方式。
[例10] 如下图所示,电阻R1此时的电功率P1是0.6瓦特,R2的电阻是10欧姆,干路电流I是0.5安培,求电阻R1的值。
分析:该电路为R1、R2并联电路,应根据电学规律和本题条件求解。可以用不同方法求。
解答:
解法一:设电阻R1的电流为I1、电功率为P1,电阻R2的电流为I2,总电流为I,有
三式联立解得
解法二:设电阻R1的电流为I1、电压为U1、电功率为P1,电阻R2的电流为I2、电压为U2,总电流为I,有
将上面三式联立,且考虑到U=U1=U2,有P1=I1·(I-I1)R2
解得I1有两个解0.2安、0.3安;R1有相应的两个解15欧、
欧。
解法三:设R1的电功率为P1,总电阻为R、总电压为U,且根据U=U1,有
上述三式联立解得
说明:
题目的解法很多,可思考、运用不同解法求解,最后答案一定相同。
用联立方程组解题,可省略中间的数字运算过程,最后代入数据得到结果。
有时物理量需加脚标加以区分,如I1、I2等。
[例11] 如下图所示的电路中,电源电压保持不变,灯L标有“6V 3.6W”字样,滑动变阻器R1的阻值变化范围为0~20欧。
(1)当开关S、S1闭合,S2与a点接触时,观察电压表的示数可知,灯L恰好正常发光,此时电流表的示数为1.1安,求:电源的电压值;电阻R2的阻值。
(2)当开关S闭合,S1打开、S2与b点接触,滑动变阻器的滑片P位于中点时,求:电压表的示数;灯L的实际功率。
分析:
先除掉电路图中的电压表。开关S1与电压表并联,当S2与b接触时,也与滑动变阻器并联。S2为单刀双掷开关,当S2与a接触时,灯L与R2并联;S2与b接触时,灯L与滑动变阻器R1串联。
解答:
(1)开关S、S1闭合,S2与a点接触时,滑动变阻器被断开,灯L与电阻R2并联。此时灯L恰好正常发光,电压表的示数为6伏,此示数与电源电压相同。电源电压U=6伏。通过电灯L的电流为额定电流
通过电阻R2的电流I2=I-IL=1.1安-0.6安=0.5安。
(2)开关S闭合、S1打开、S2与b点接触,灯L与滑动变阻器R1串联。滑动变阻器阻值为0~20欧,位于中点时电阻为R中=10欧。
说明:
要注意分析电路中各元件的连接方式和开关所起的作用。除掉电压表后很容易看出灯L、电阻R2、滑动变阻器R1的连接情况。
在电路中,有时用单刀双掷(或多掷)开关。掷刀是一个接点,接口有二个或多个,也是一个接点。图中S2是一个单刀双掷开关,刀与灯L相连;接口b与滑动变阻器R1连接;接口a与电阻R2相接。当S与b相连时,灯与R1连接,R2不起作用。当S与a相连时,灯与R2相连,R1被断开不起作用。对于这样的开关,应当特别细心观察其连接情况。
开关S1起的作用虽仍是通、断,但与一般开关作用不同。由于S1被并联在电压表两端,所以当它闭合时,电压表被短路,电流通过S1直接到达灯L。 本题讨论了S、S1闭合,S2与a接触;S闭合、S1打开,S2与b接触的两种情况。当S仍闭合使电路接通时,S1闭合S2与b接触时,电路中只有灯L与电源连接,R2被断开。
[例12] 如果将两个定值电阻R1和R2以某种形式连接起来接入电路中,则电阻R1消耗的电功率为12瓦特;如果将这两个电阻以另一种形式连接起来,接入原电路中,测得该电路的总电流强度为9安培,此时电阻R1消耗的电功率为108瓦特,求电阻R1和R2的阻值各是多少?
分析:两个电阻连接方式只有串联与并联两种。根据题意,电阻连接后接入同一个电路,电压U不变,电流变化。对于电阻R1,串联时电流
解答:
电阻R1=3欧,电阻R2=2R1=6欧。 说明:
有个电阻的连接方式只有串联、并联两种。如果电阻连接后接在同一个电源上(即路端电压相同),则可根据电路中电流、电压、电功率的情况判断其连接方式,并联时的各物理量均比串联时同一个物理量大。
【模拟试题】(答题时间:60分钟)
一. 选择题:
1. 一度电可以( c )
A. 使80瓦的电视机工作25小时 B. 使40瓦的日光灯工作60小时 C. 使100瓦的电烙铁工作10小时 D. 使1000瓦的碘钨灯工作5小时 2. 两个额定功率都是60瓦特的灯泡,第一个灯泡的额定电压是220伏,第二个灯泡的额定电压是110伏,它们分别在额定电压下工作时( d )
A. 第一个灯泡较亮 B. 第二个灯泡较亮 C. 通过灯泡电流强度较大的亮 D. 两个灯泡一样亮 3. 额定电压相同的甲、乙两灯并联在电路中时,甲灯比乙灯亮,那么( d ) A. 甲灯的额定功率比乙灯的大 B. 甲灯的电阻比乙灯的大
C. 通过甲灯的电流强度比通过乙灯的小 D. 甲灯两端的电压比乙灯两端的电压大
4. 有两盏灯连接方式如下图所示,已知电压U相同并保持不变,两灯均可发光,在甲、乙两图中比较L1的亮度是( b )
A. 甲图亮 B. 乙图亮 C. 同样亮 D. 无法判断
5. 将一个标有“36V 40W”的灯泡接入某段电路时,测得通过它的电流强度是1安培,那么,它的实际功率是( c )
A. 大于40瓦特 B. 等于40瓦特 C. 小于40瓦特
D. 使电热器两端的电压变为原来的
,电热器工作时的电阻变为原来的
6. 判别电灯亮度的主要物理量是( ) A. 电压 B. 电流强度 C. 电功 D. 电功率
7. 把电阻R1和R2串联在电路中,已知R1>R2通电时,通过它们的电流强度分别为I1和I2,它们的电功率分别是P1和P2,则( )
A. I1>I2,P1>P2 B. I1=I2,P1<P2 C. I1=I2,P1>P2 D. I1<I2,P1=P2
8. 如下图所示,两个灯泡L1和L2,先后接入110伏特的电路中,则( ) A. L1亮 B. L2亮 C. 一样亮 D. 不是同时发光不能比较