如图甲所示是小科设计的测量一小灯泡额定功率的电路图。已知定值电阻R0=10Ω,滑动变阻器R(20Ω1A),电源电压U=18V,小灯泡的额定电流为1.0A,额定功率约为3W。
(1)小科正确连接电路后,进行实验。当电流表示数为1.0A时,电压表的指针如图乙所示,则小灯泡的额定电压为 V。
(2)小科完成上述实验后,拆下电压表和灯泡,而将剩余器材接成图丙所示电路,然后调节滑动变阻器,使得滑动变阻器的功率最大,求此时通过电流表的电流多大?
解析:
(1)由图甲知,电压表与灯泡并联,电流表与灯泡串联,当电流表示数等于灯泡额定电流为1.0A时,灯泡正常发光,
由图乙知电压表使用小量程,分度值0.1V,示数为3V,即灯泡的额定电压为3V;
(2)由图丙知,R0与R串联,由串联电路特点和欧姆定律以及电功率公式可得,变阻器R的功率:
PR=URI=(U﹣U0)I=(U﹣IR0)I
=(18V﹣I×10Ω)I
=﹣10Ω×I2+18V×I
由数学知识知,当时PR有最大值,
即:滑动变阻器的功率最大时,通过电流表的电流为0.9A。
故:
(1)3;
(2)滑动变阻器的功率最大时通过电流表的电流为0.9A。
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