问题补充:
如图所示电路,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V??0.3A”字样,且灯丝电阻不随温度变化,定值电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2的滑片P在使用前位于最右端.当开关S1、S2都闭合,调节滑片P的位置至a点时,小灯泡的功率为PL,电压表的示数为Ua,滑动变阻器的功率为P2;当开关S1闭合,S2断开时,调节滑片P的位置至b点时,小灯泡正常发光,电压表的示数为Ub,滑动变阻器的功率为P2′.(图中未标明a、b点的位置)已知:P2:P2′=25:18,PL比小灯泡的额定功率小0.55W.
求:电流表、电压表两次的示数和电源电压.
答案:
解:当开关S1、S2都闭合,调节滑片P的位置至a点时,等效电路图如图1所示,简称为a状态;
当开关S1闭合,S2断开时,调节滑片P的位置至b点时,如图2所示,简称为b状态.
∵灯泡的标识为“6V??0.3A”,I=
∴灯泡灯丝电阻RL===20Ω,
由b状态时灯泡L正常发光可知,Ib等于灯泡的额定电流,即电流表示数为Ib=0.3A,
灯的额定功率:PLe=UL?IL=6V×0.3A=1.8W,
由已知可以得到:PL=PLe-0.55W=1.8W-0.55W=1.25W,
灯丝电阻不变,根据电功率公式P=I2R可得:
Ia2===(0.25A)2
所以A状态电流表示数为:Ia=0.25A;
由电功率公式,P=I2R,P2=Ia2?Ra,P2′=Ib2?Rb
由题意可得:
==25:18
解之:Ra=2Rb
根据电源电压不变及欧姆定律可得:
Ia?(Ra+RL)=Ib?(Rb+R1+RL),
(0.25A)×(2Rb+20Ω)=(0.3A)×(Rb+10Ω+20Ω)
解得:Rb=20Ω,Ra=40Ω,
电源电压U=Ia?(Ra+RL)=0.25A×(40Ω+20Ω)=15V;?????????????????
根据串联电路电压关系得到:
a状态电压表示数:Ua=U-Ia?RL=15V-0.25A×20Ω=10V;???????????
b状态电压表示数:Ub=U-Ib?RL=15V-0.3A×20Ω=9V.
答:电流表、电压表两次的示数分别为:0.25A和0.3A,10V和9V;电源电压为15V.
解析分析:1、分别画出两种情况下的等效电路图;
2、根据灯泡的额定电压与额定功率,由功率公式求出灯泡的电阻,根据电阻不变和功率之间的关系求出电流表的示数Ia;
3、根据P2、P2′之比求出Ra与Rb之间的关系;
4、根据电源电压不变及欧姆定律求出Ra与Rb的值,并求出电源电压以及两种情况下电压表的示数.
点评:此题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目.在解题过程中,注意电路的分析,根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图,同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系,结合题目中给出的已知条件进行解决.
如图所示电路 电源电压保持不变 小灯泡L标有“6V??0.3A”字样 且灯丝电阻不随温度变化 定值电阻R1的阻值为10Ω 滑动变阻器R2的滑片P在使用前位于最右端.当