问题 问答题

如图所示,电源电压24V保持不变,灯泡上标有“12V 9W”字样,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P在变阻器中点C时,灯泡恰好正常发光.

求:(1)滑动变阻器的最大阻值;

(2)当滑动变阻器滑片P滑向b端时,要求你求出相关的五个物理量.(写出求解过程和结果)

答案

(1)由P=

U2
R
可得,灯泡的电阻:

RL=

UL额2
P
=
(12V)2
9W
=16Ω,

当滑动变阻器滑片P在变阻器中点C时,灯泡恰好正常发光,此时灯泡两端的电压为12V,

∵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:

UC=U-UL=24V-12V=12V,

∵串联电路中各处的电流相等,

∴由I=

U
R
可得:

UL
RL
=
UC
RC
,即
12V
16Ω
=
12V
RC

解得:RC=16Ω,

∴滑动变阻器的最大阻值:

R=2RC=2×16Ω=32Ω;

(2)当滑动变阻器滑片P滑向b端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联,

∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,

∴此时电路中的总电阻R=R+RL=32Ω+16Ω=48Ω,

此时电路中的电流:

I=

U
R
=
24V
48Ω
=0.5A,

灯泡两端的电压:

UL=IRL=0.5A×16Ω=8V,

滑动变阻器两端的电压:

UR=IR=0.5A×32Ω=16V,

灯泡消耗的电功率:

PL=ULI=8V×0.5A=4W,

滑动变阻器消耗的电功率:

PR=URI=16V×0.5A=8W,

电路消耗的总功率:

P=UI=24V×0.5A=12W.

答:(1)滑动变阻器的最大阻值为32Ω;

(2)当滑动变阻器滑片P滑向b端时,电路中的总电阻为48Ω,电路中的电流为0.5A,灯泡两端的电压为8V,滑动变阻器两端的电压为16V,灯泡消耗的电功率为4W,滑动变阻器消耗的电功率为8W,电路消耗的总功率为12W.(以上任意五个物理量均可)

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