在学习了电学知识后,老师提供了以下器材,让同学们自己设计一个能调节电灯发光亮度的电路.器材:电源(电压20V)、一个定值电阻R(“20V 10W”)、一个小电灯L(“20V 10W”)、一个滑动变阻器R
(0~500Ω)和若干开关、导线.
(1)小明的小组首先完成了设计,他们设计的是能使小电灯L在两种功率下工作的电路,如图1所示.请计算电灯在两种工作情况下的功率.
(2)小华的小组设计出的是能够在家庭电路中使用的电路,可以连续调节电灯的功率大小,如图2所示.请计算此电路工作时,变阻器接入电路中的最小阻值.
答案:
分析:(1)当开关S2闭合和断开时,通过灯泡的电流不同,所以需要求解通过灯泡的实际电流,然后根据公式P=I2R求解电功率的大小;
(2)要使灯泡正常工作,滑动变阻器至少要分压200V,此时连入电路的电阻是最小的,可根据欧姆定律的变形公式R=求出最小电阻.
解答:解:(1)当S1、S2都闭合时,灯两端电压等于额定电压
即:P1=P额=10W;
当S1闭合,S2断开时,R与L串联,
由I=,P=UI
可得RL===40Ω
I===0.25A
故P2=I2RL=(0.25A)2×40Ω=2.5W;
(2)当灯泡正常发光时,电路中的电流:
I=IL===0.5A,
滑动变阻器两端电压:
UR=U总-UL=220V-20V=200V,
滑动变阻器接入电路中的最小电阻值:
=400Ω;
答:(1)当S1、S2都闭合时,灯泡的功率是10W;当S1闭合,S2断开时,灯泡的功率是2.5W;
(2)变阻器接入电路中的最小阻值是400Ω.