学校课外活动小组为检测某传感器而设计的电路如图所示.传感器上标有“3V 0.9W”的字样(传感器可看作一个电阻),滑动变阻器R
上标有“10Ω 1A”的字样,电流表量程为0.6A,电压表量程为3V.则:
(1)该传感器的电阻和额定电流各是多少?
(2)若电路各元件均完好,检测时,为了确保电路各部分的安全,在a、b之间所加的电源电压最大值是多少?
(3)根据技术资料可知,如果传感器的电阻变化超过1Ω,则该传感器就失去了作用.实际检测时,将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值),闭合开关S,通过调节R
来改变电路的电流和R
两端的电压.检测记录如下:
| 电压表示数/V | 电流表示数/A |
第一次 | 1.49 | 0.16 |
第二次 | 0.91 | 0.22 |
通过计算分析,你认为这个传感器是否仍可使用?此时a、b间所加的电压是多少?
答案:
分析:本题目非常有意思,循序渐进,步步加深,考查学生能否灵活利用所学的知识解决问题.第一问非常简单,根据传感器上的铭牌标志,利用电功率公式便可求出电阻和电流,而第二问就必须求出各用电器所能通过的电流,从而比较得出干路最大电流,然后利用相关公式求出最大电压.第三问就得利用所知物理量,及要求未知量,结合数学中的二元一次方程组来解决,最后便可求出所加电压.
解答:解:(1)传感器的电阻为:,
传感器的额定电流为:;
(2)要求电路各部分安全,则要求电路的最大电流:I=I传=0.3A,
此时电源电压最大值:Um=U传+U,
U传为传感器的额定电压,U为R调至最大值R0m=10Ω时,R两端的电压,即,U=I传R0m=0.3A×10Ω=3V,
电源电压最大值:Um=U传+U=3V+3V=6V;
(3)设实际检测时,加在a、b间的电压为U,传感器的实际电阻为R'传.
根据第一次实验记录数据有:U=I1R'传+U1=0.16A×R'传+1.49V①
根据第二次实验记录数据有:U=I2R'传+U2=0.22A×R'传+0.91V②
由①、②两式解得:
传感器的电阻变化为:R传-R'传=10Ω-9.67Ω=0.33Ω<1Ω,
所以,此传感器仍可使用.
答:(1)该传感器的电阻和额定电流各是10Ω,0.3A;
(2)在a、b之间所加的电源电压最大值6V;
(3)传感器仍可使用,电压为3V.