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(3)电路如何连接时,电路消耗的电功率最小?并求出该最小值.
解:(1)由电流,
电路图知,当S1闭合,S2、S3断开时,只有R2连入电路中,电流表测R2的
由可得电源电压:U=U2=I2R2=0.6A×10Ω=6V;
(2)由电路图知,当S2断开,S1、S3闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流, 由并联电路电压特点知:U=U1=U2=6V, 由并联电路的电流特点和可得,电流表示数:(3)电源电压保持不变,由
;
可知当电路中电阻最大时功率最小,由图知,当只闭合S2
时两电阻串联,电路中电阻最大,所以电路消耗的最小功率为:
5.(2016·遵义)如图所示,电源电压保持不变,灯丝电阻不受温度影响,滑动变阻器的最大电阻为12?,当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,电压表示数为6V;当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电流表的示数为2A, (1)电源电压是多少?
(2)S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L在10min内消耗的电能是多少?
解:(1)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,电压表测量
R两端的电压,电流表测量电路电流;电路中的电流:
设灯L的电阻为RL,电源电压为U;
由串联电路电压规律和欧姆定律可得:Ua+IRL=U,即6V+0.5A×RL=U------①
当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,灯L与R并联,电流表测量干路电流;
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由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则I=IL+I滑,联立①②解得:U=12V,RL=12Ω;
(2)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,此时电路电流为0.5A;
则灯L在10min内消耗的电能:WL=IRLt=(0.5A)×12Ω×10×60s=1800J.
6.(2016·雅安)有两只灯泡,A灯“6V 6W”,B灯“6V 3W”.A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示.
(1)将A、B并联接在6V电源两端,求干路上的电流;
(2)将A与一个滑动变阻器(20Ω 2A)串联接在6V电源两端,如图乙所示.调节滑动变阻器,当滑动变阻器的功率为A灯功率的两倍时,求滑动变阻器的功率.
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解:(1)将A、B并联接在6V电源两端,两灯泡两端的电压均为6V,由图甲可知,通过两灯泡的电流分别为IA=1.0A,IB=0.5A,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
I=IA+IB=1.0A+0.5A=1.5A;
(2)将A与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端时,因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器的功率为A灯功率的两倍,所以,由P=UI可知,U滑=2UA′,
串联电路中总电压等于各分电压之和,电源的电压:U=U滑+UA′=2UA′+UA′=3UA′=6V, 解得:UA′=2V,U滑=2UA′=2×2V=4V,由图象可知,此时电路中的电流I=0.5A, 则滑动变阻器的功率:P滑=U滑I=4V×0.5A=2W.
7.(2016?黔东南州)如图所示,电路中定值电阻R1=20Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不为,当滑片在a端时,电流表示数为0.3A,滑片在b端时电压表示数为4V.求: (1)滑动变阻器R2的最大阻值; (2)R1的电小电功率.
解:(1)当滑片在a端时,滑动变阻器短路,只有R1工作,由
得电源电压:
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U=I1R1=0.3A×20Ω=6V;
滑片在b端时,滑动变阻器达到最大阻值,和R1串联,
根据串联电路的分压特点可得:
解得:滑动变阻器R2的最大阻值R2=40Ω;
(2)当滑动变阻器的阻值最大时,电路中的电流最小,R1消耗的电功率最小,此时R1两端的电压U1=U-U2=6V-4V=2V,
R1消耗的最小电功率
8.(2015·连云港)如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻,将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I间的关系图象如图乙所示,求:
(1)滑动变阻器R的最大阻值; (2)R0的阻值和电源电压;
(3)当滑片滑到滑动变阻器的中点时,电阻R0消耗的功率,
(1)滑片位于a端时,对应的电压表和电流表的示数分别为8.0V和0.4A,则滑动变阻器的最大阻值为:R?U8.0V??20?; I0.4A(2)当滑片位于a端时,有U总?U?IR0?8.0V?0.4A?R0;
当滑片位于b端时,有U总?IR0?1.2A?R0,可得R0?10?,U总?12V;
(3)当滑片滑到滑动变阻器的中点时,电路中的电流为:
I??URR0?2?12V?0.6A20?10??2,电阻
R0消耗的功率为:
2?2PW 0?IR0?(0.6A)?10??3.6
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