某同学设计了一种可调节亮度的电路,当开关S扳向触点1时,灯泡正常发光,已知灯泡L的规格为“220V 100W”,电源电压为220V。当开关S分别扳向触点1、2、3时,灯泡亮度随之发生变化,问:
(1)当开关S扳向触点2时,灯泡实际消耗的功率为81W,则电阻R1的阻值是多少?
(2)当开关S扳向触点3时,发现灯泡变得更暗,则电阻R2和R1的阻值哪个大?
(3)指出该同学设计的调光电路还存在什么缺陷?画出一种改进后的电路图。
解析:
(1)当S接1时,灯泡L正常发光表明电源电压为220V。灯泡电阻为
RL= | UL2 | = | (220V)2 | =484Ω |
PL | 100W |
当S接2时,L与R1串联,L实际功率为81W,则此电路中的电流为:
I2=I12=IL2= | PL’ | = | 81W |
RL | 484Ω |
解之得:
I1= | 9A |
22 |
R1两端的电压为:
PL’= | UL’2 | = | UL’2 | =81W |
RL | 484Ω |
解得
UL’=198V
U1=U-UL=220V-198V=22V
其电阻大小为:
R1= | U1 | = | 22V×22 | =53.78Ω |
I1 | 9A |
(2)当S接3时,L与R2串联,此灯泡比S接2时更暗,表明灯泡的实际功率更小,电流更小,总电阻更大。故R2大于R1.
(3)电路的缺陷看从哪个角度来分析。例如:从节能角度来看,设计的电路中,R1、R2消耗了较多电能,可将R1、R2更换为电感元件等;从改变次数上看,只能改变3次,用用滑动变阻器代替实现无极调光;原设计在拨动调光开关时,无法断开,可再设计一下触点如下图。……
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