如图所示,是某电器设备的一部分电路.已知电源电压和灯泡的阻值均保持不变,定值电阻R0=10Ω,灯泡L上标有“6V 3.6W”的字样.开关S2为单刀双掷开关,电源和电压表的内阻不计.请画出本题各小问的等效电路图.
(1)只闭合开关S1时,电流表示数I1=1A,求电源电压;
(2)在不损坏电流表及电源的情况下,闭合开关S1,将开关S2接“a”,移动滑片P置于其中点,此时电流表示数I2=1.5A,求滑动变阻器的最大阻值;
(3)当开关S1断开,开关S2接“b”时,移动滑动变阻器滑片P,使灯泡L正常发光,求滑动变阻器消耗的电功率.
析:
(1)只闭合S1时,原电路的等效电路如图1
故电源电压为:
U=U0=I1R0=1A×10Ω=10V
(2)当S1闭合,同时S2接“a”时,原电路等效电路如图2:
即R0与滑动阻器组成并联电路。电流表测量干路电流。因为并联,R0支路电流不变,故滑动变阻器中的电流为:
Ip=I-I0=1.5A-1A=0.5A
此时滑动变阻器两端的电压为:
Up=U=10V
滑动变阻器接入电路的电阻为:
R半= | Up | = | 10V | =20Ω |
Ip | 0.5A |
滑动变阻器最大电阻为:
Rp=2R半=2×20Ω=40Ω
(3)当开关S1断开,开关S2接“b”时,原电路的等效电路如图3.
即灯泡L与滑动变阻器串联。当灯泡正常发光时,其两端电压为:6V,其功率为3.6W,故电路中的电流为:
Ip’=IL= | PL | = | 3.6W | =0.6A |
UL | 6V |
滑动变阻器两端的电压为:
Up’=U-UL=10V-6V=4V
滑动变阻器消耗的电功率为:
PR=UP’IP’=4V×0.6A=2.4W
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