如图所示.电源电压U不变,灯L上标有”12V12W”,忽略温度对灯电阻的影响.当闭合开关S、断开S1、S2时,将滑动变阻器R的滑片P从b端滑到某一位置时,灯L恰好正常

发布时间:2020-08-11 04:59:53

如图所示.电源电压U不变,灯L上标有”12V12W”,忽略温度对灯电阻的影响.当闭合开关S、断开S1、S2时,将滑动变阻器R的滑片P从b端滑到某一位置时,灯L恰好正常发光.此过程滑动变阻器R接入电路的电阻减小了6Ω,电流表示数变化了0.2A.保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S1、S2,电流表示数与灯L正常发光时比较又变化了2A.当三个开关S、S1、S2都闭合时,且保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器滑片P的位置,电路消耗总功率的最小值为________W.

网友回答

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解析分析:先画出出三种情况的等效电路图:
(1)灯泡正常发光时的功率和额定功率相等,根据P=UI和串联电路的电流特点求出图2中的电流,根据欧姆定律可知图1电阻大于图2中的电阻时图1的电流为图2电流减去0.2A,根据电阻越并越小可知图3中的电阻最小,电流表的示数为图2电流加2A,利用欧姆定律求出灯泡的电阻,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出图1和图的电源,利用电源的电压不变建立等式求出滑动变阻器的最大阻值,进一步求出电源的电压;
(2)根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过滑动变阻器的电流,利用并联电路的电流特点求出通过R0的电流,利用欧姆定律求出R0的阻值;当三个开关S、S1、S2都闭合且滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路消耗的电功率最小,利用并联电路的电压特点和P=求出R与R0消耗的电功率,两者之和即为电路消耗总功率的最小值.

解答:当闭合开关S、断开S1、S2时,滑片P位于b端时,等效电路图如图1所示;
当闭合开关S、断开S1、S2,滑片P滑到某一位置时,灯L恰好正常发光时,等效电路图如图2所示;
保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S1、S2时,等效电路图如图3所示.

(1)图2中:
∵串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,
∴根据P=UI可得,电路中的电流:
I=IL===1A,
∴图1中的电流I1=I-0.2A=1A-0.2A=0.8A,
图3中电流表的示数I3=I+2A=1A+2A=3A,
根据欧姆定律可得,灯泡的电阻:
RL===12Ω,
∵电源的电压不变,
∴U=I1(RL+R)=I(RL+R-6Ω),即0.8A×(12Ω+R)=1A×(12Ω+R-6Ω),
解得:R=18Ω,
电源的电压U=0.8A×(12Ω+R)=0.8A×(12Ω+18Ω)=24V,
(2)图3中:
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴通过滑动变阻器的电流:
I滑===2A,
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
∴通过R0的电流:
I0=I3-I滑=3A-2A=1A,
R0===24Ω,
当三个开关S、S1、S2都闭合且滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路消耗的电功率最小,如图4所示:

电路消耗总功率的最小值:
Pmin=+=+=56W.
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