在图1所示的电路中,电阻R1的阻值为5欧,滑动变阻器上标有“20Ω2Α”字样.现有电压为6伏的电源一个,表盘如图2(a)、(b)所示的电流表、电压表各一个.
①若在AB间接入电源,CD间接入电压表,闭合电键后,电压表示数为2伏,求通过电阻R1的电流I1和此时变阻器R2连入电路的阻值.
②请选择一个电表,将电源和选择的电表接入AB、CD间,要求移动变阻器的滑片P时通过变阻器的电流变化量△I最大.
(a)写出选择的电表及电表接入的位置.
(b)求出通过变阻器的电流变化量的最大值△I最大.
①若在AB间接入电源,CD间接入电压表时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得,电路中的电流:
I1=
=U1 R1
=0.4A,2V 5Ω
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴滑动变阻器两端的电压:
U2=U-U1=6V-2V=4V,
则滑动变阻器接入电路中的电阻:
R2=
=U2 I1
=10Ω;4V 0.4A
②(a)R1与R2串联时,当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,
∵Imax=
=U R1
=1.2A,6V 5Ω
∵滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,
∴要使滑动变阻器通过的电流变化最大,则滑动变阻器应直接接入电路中,
∵并联电路中各支路独立工作、互不影响,
∴AB间接电流表、CD间接电源或CD接电流表、AB接电源,
滑动变阻器接入电路中的电阻最大时通过滑动变阻器的电流最小,
则Imin=
=U R2max
=0.3A,6V 20Ω
∴通过变阻器的电流变化量的最大值:
△I最大=2A-0.3A=1.7A.
答:①通过电阻R1的电流为0.4A,此时变阻器R2连入电路的阻值为10Ω;
②(a)AB间接电流表、CD间接电源或CD接电流表、AB接电源;
(b)通过变阻器的电流变化量的最大值△I最大为1.7A.