问题 问答题

如图所示,用电动势E=6V,内阻不计的蓄电池通过滑动变阻器组成分压电路,向电阻R0=20Ω,额定电压U0=4.5V的灯泡供电,试问:

(1)当电池组对灯泡的供电效率(即电灯功率与电源总功率之比)η0=60%时,变阻器R的阻值和应承受的最大电流是多少?

(2)采用图中电源和变阻器对处于额定电压的灯泡供电时,最大效率是多少?

答案

(1)由题意,灯泡正常发光,U0=4.5V,电源的内阻不计,则R1的电压为U1=E-U0=6V-4.5V=1.5V

根据串联并联电路的特点,得:

U1
U0
=
R1
R2R0
R2+R0

代入数据得:

1.5
4.5
=
R1(R2+20)
20R2
…①

根据效率为η=60%得:η=

U20
R0
U20
R0
+
U20
R2
+
U21
R1

代入得:60%=

4.52
20
4.52
20
+
4.52
R2
+
1.52
R1
…②

联立①②得:R1=5

1
3
Ω,R2=80Ω

则得:R=R1+R2=85

1
3
Ω

当所以变阻器的总电阻:R=85

1
3
Ω≈85.3Ω,

它应承受的电流是:I=

U1
R1
=
1.5
16
3
A=0.281A

(2)当R2的阻值越大,并联部分分担的电压越大,电源的效率越大,则当R2→∞时,即R2断路时,系统有最大可能的效率ηmax

故最大效率ηmax=

U0I
EI
×100%=
U0
E
×100%=
4.5
6
×100%=75%.

答:

(1)当电池组对灯泡的供电效率(即电灯功率与电源总功率之比)η0=60%时,变阻器R的阻值为85.3Ω,应承受的最大电流是0.281A.

(2)采用图中电源和变阻器对处于额定电压的灯泡供电时,最大效率是75%.

单项选择题
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