在如图所示的电路中,电压表V1的量程(0~3伏),电压表V2的量程(0~15伏),电源电压16伏保持不变,滑动变阻器R2上标有“100Ω??1A”字样,R1的阻值10欧.闭合电键S后,电压表V1的示数为2伏,求:
①此时电流表的示数I.
②此时滑动变阻器R2消耗的电功率P2.
③请用定值电阻来替换电阻R1.要求:移动变阻器的滑片P,使所有电表的示数都能达到各自的最大值,且电路能正常工作.
第一,符合上述条件的定值电阻阻值:________.
第二,满足上述要求时,变阻器R2连入电路的阻值范围.
网友回答
5Ω
解析分析:由电路图知:电阻R1与电阻R2串联,电压表V1测R1的电压,V2测R2的电压,电流表测电路电流.
(1)已知电压值U1与R1电阻值,由I=可求出电流值.
(2)已知两电阻串联,电阻R1的电压U1及电源电压U,由串联电路特点可求R2出的电压U2,由P=UI可求R2出消耗的功率.
(3)两电阻串联,流过它们的电流I相等,由串联电路的特点知:它们的电压之比等于电阻阻值之比.由欧姆定律求出R2的最小值及最大值,便得R2连入电路的阻值范围.
解答:(1)由欧姆定律得,电流表示数I===0.2A.
(2)滑动变阻器的R2电压U2=U-U1=16V-2V=14V,
则功率P2=U2I=14V×0.2A=2.8W.
(3)由滑动变阻器R2铭牌“100Ω??1A”可知,
滑动变阻器允许的最大电流是1A,则电流表量程是0~0.6A,
当电路电流最大时,电压表V1示数达到最大,为U1=3V,
∵I=,∴因此满足条件的电阻R1===5Ω,
此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,
滑动变阻器两端电压U2最小=U-U1=16V-3V=13V,
∵I=,∴滑动变阻器接入电路的最小阻值:
R2最小==≈21.67Ω;
电压表V2示数最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,
U2最大=15V,此时电阻R1两端电压U1′=U-U2最大=16V-15V=1V,
此时电路电流I′===0.2A,
∵I=,∴滑动变阻器接入电路的最小阻值:
R2最大===75Ω;
则R2取值范围是:21.67Ω~75Ω.
答:(1)此时电流表的示数是0.2A.(2)此时滑动变阻器R2消耗的电功率P2=2.8W.
(3)5Ω;变阻器R2连入电路的阻值范围是21.67Ω~75Ω.
点评:这是一道电路计算题,考查了:串联电路的特点、欧姆定律、功率的公式、求电阻变化范围,考查内容较多,是一道难题,解题时应理清思路后再答题.