电学典型例题23
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55.如图所示,电源电压为12V,且保持不变.已知滑动变阻器的最大阻值为24Ω,R0为未知阻值的定值电阻,小灯泡标有“6V 3W”字样,求:
(1)灯泡的电阻和正常工作时的电流各是多少?
(2)当S闭合,S1,S2都断开时,要是小灯泡正常发光,滑动变阻器接入电路的阻值为多大?
(3)当S闭合,S1,S2都断开时,移动滑动变阻器的滑片P至b端时(a或b),小灯泡的亮度最暗,此时电流表的示数是0.33A(计算结果保留两位小数)
(4)S,S1,S2都闭合时,调节滑动变阻器的滑片,使电路中的总功率最小,且最小功率为18W,求R0的阻值.
解:(1)由P=UI可知,灯泡的额定电流:I===0.5A,
灯泡正常发光时的电阻:R L===12Ω;
(2)当S闭合,S1、S2都断开时,等效电路图如图所示:
灯泡正常工作,
此时灯泡两端的电压U额=6V,
滑动变阻器两端的电压U滑=U﹣U额=12V﹣6V=6V,
电路电流等于灯泡额定电流I=0.5A,
滑动变阻器接入电路中的阻值为R滑===12Ω;
(3)当S闭合,S1、S2都断开时,等效电路图如图所示:
当滑片在b端时,滑动变阻器阻值全部接入电路,电路电流最小,灯泡最暗,
此时电路电流:I==≈0.33A;
(4)闭合S、S1、S2时,等效电路图如图所示:
滑动变阻器在b端时电路总功率最小,
由P=UI可知,电路最小电流:I===1.5A,
通过R0的电流:I0=I﹣I滑=1.5A﹣=1A,
R0的阻值为R0===12Ω.
答:(1)灯泡的电阻是12欧姆,正常工作时的电流是0.5A;
(2)当S闭合,S1,S2都断开时,要是小灯泡正常发光,滑动变阻器接入电路的阻值为12欧姆;
(3)当S闭合,S1,S2都断开时,移动滑动变阻器的滑片P至b端,小灯泡的亮度最暗,此时电流表的示数是0.33A;
(4)R0的阻值为12欧姆.