应用电子电路
如图所示,额定电压为110V的两盏电灯,额定功率分别为PA=100W,PB=25W.把它们接到220V的电路上,欲使它们都能正常发光且耗电最少,应采用的接法是:
解答:易求得,灯泡A的电阻RA=121Ω,灯泡B的电阻RB=484Ω.
A、图是灯泡A和可变电阻串联,根据串联电路电阻的分压特点可知,要使灯泡A正常工作,则上面可变电阻接入电路的阻值为121Ω,即该支路的总电阻为242Ω,同理下边支路的总电阻为968Ω,由
可得,此时并联电路的总电阻为R=193.6Ω;
B、图是灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡A与灯泡B并联后和可变电阻R的阻值相等;由
可得,灯泡A和灯泡B并联后
的电阻R并=96.8Ω,此时电路的总电阻为R=2R并=2×96.8Ω=193.6Ω;
C、图是灯泡B和可变电阻并联后又和灯泡A串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡B与可变电阻并联后和灯泡A的电阻相等;串联电路,电阻越串越大;灯泡A和灯泡B正常工作时,此时电路的总电阻为R=2RA=2×121Ω=242Ω;
D、图是灯泡A和可变电阻并联后又和灯泡B串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡a与可变电阻R并联后和灯泡b的电阻相等;但并联电路中,电阻越并越小,小于任何一个分电阻,所以此电路中灯泡A和灯泡B不能正常工作,故D不正确;根据公式
可知,电路电阻越大,消耗的功率就越小,比较A、B、C图可知,C图的总电阻大,消耗的功率最小,故选C.
如图所示电路,当开关闭合后,两灯泡L1、L2均发光但未达到额定功率,现将变阻器触片向上移动一段适当的距离(变化足够大,但不会使任何一个器件被烧坏),写出对于L1、L2亮度变化以及电流表的读数变化情况的分析结果。
(1)L1将▲(填“变亮”、“变暗”、“亮度不变”、或“无法确定”)。
(2)L2将▲(填“变亮”、“变暗”、“亮度不变”、或“无法确定”)。
(3)电流表示数将▲(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)。解析:根据要点提醒3,我们把同一导线的两端用同一字母表示如下图:
所以等效电路图为
因此可分析得变暗,变亮,减小。
在如图所示的电路中,灯泡L标有“6V3W”字样,电源两端的电压和灯丝的电阻均保持不变.当开关S1、S2都断开时,滑动变阻器R的滑片P从b端滑到某一位置c时(图中未标出),滑动变阻器R接入电路的电阻减小6Ω,电流表示数变化了0.1A,灯泡恰好正常发光.保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S1、S2,电流表示数又变化了1.5A.当开关S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器滑片P的位置(滑片P不接触a端),电路消耗的总功率的最小值为20W.
分析:本题有4个过程,画出每一个过程的电路图.
(1)当开关S1、S2都断开时,滑动变阻器在b端时,灯泡L和滑动变阻器的整个电阻Rab串联在电路中,电路电流为I甲,如图甲.
(2)当开关S1、S2都断开时,滑动变阻器R的滑片P从b端滑到某一位置c时,如图乙.
滑动变阻器Rab接入电路的电阻减小6Ω,电源电压不变,总电阻减小,电流增大,I乙=I甲+0.1A,此时灯泡正常工作,根据灯泡的额定电压和额定功率,求出乙图中的电流.可以求出甲图中的电流.
根据甲乙两个过程的电源电压相等列出等式,求出滑动变阻器的最大阻值Rab、Rac、电源电压U.
(3)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S1、S2,灯泡被短路,R0与Rac并联,如图丙,总电阻减小,干路电流增大,干路电流为I丙=I乙+1.5A.由总电压和总电流求出总电阻,求出R0的电阻.
(4)闭合开关S1、S2,R0与滑动变阻器并联,要使电路功率最小,电源电压一定,电路总电流最小,总电阻最大,R0是定值电阻,滑动变阻器连入电路的阻值最大时,电路总电阻最大,如图丁,求各支路电流,求总电流,求出消耗的最小功率.
解:甲图:当开关S1、S2都断开时,灯泡L和滑动变阻器的整个电阻Rab串联在电路中,电路电流为I甲.
乙图:当开关S1、S2都断开时,滑片滑到c处,灯泡L和滑动变阻器的Rac串联,电路电阻减小,电流增大,I乙=I甲+0.1A,此时灯泡正常工作:
I甲=I乙﹣0.1A=0.5A﹣0.1A=0.4A,灯泡电阻为:
根据甲乙两个过程电源电压相等,所以,I甲R甲=I乙R乙,
0.4A×(12Ω+Rab)=0.5A×(12Ω+Rab﹣6Ω),所以,Rab=18Ω,Rac=12Ω,
U=I甲(RL+Rab)=0.4A×(12Ω+18Ω)=12V.
丙图:保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S1、S2,灯泡被短路,R0与Rac并联,总电阻减小,电源电压不变,总电流增大,I丙=I乙+1.5A=0.5A+1.5A=2A,所以,电路总电阻为:
丁图:当开关S1、S2都闭合时,R0与滑动变阻器并联,要使总功率最小,电源电压一定,电路总电流最小,总电阻最大,滑动变阻器电阻最大,电路总电阻最大,所以,R0与Rab并联。
如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4的阻值分别是12欧、18欧、18欧和12欧,电源电压恒为12伏,电压表的量程如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4的阻值分别是12欧、18欧、18欧和12欧,电源电压恒为12伏,电压表的量程有两挡:0~3V和0~15V,该电压表的正确连接应该是?
A.“+”接线柱在上端,量程用0~15V
B.“+”接线柱在上端,量程用0~3V
C.“-”接线柱在上端,量程用0~15V
D.“-”接线柱在上端,量程用0~3V
精解:从电路图中我们可以把电压表等效成断开的导线,那么R1和R2串联,R3和R4串联,然后一起并联到电源两端,用电势法,按电流走向从电势高流向电势低的规律来看,电流从电源的正极通过外部电流流向电源的负极,得出R2和R4的右端电势相等,然后电流分别通过R2和R4时电势各自降低,电势降低的值就是他们两端各自的电压。
U1/U2=R1/R2=12Ω/18Ω=2/3,所以U2=3/5U=7.2V,
又U3/U4=R3/R4=18Ω/12Ω=3/2,所以U4=2/5U=4.8V,所以U4《U2,
即电流通过R4电势降得少,而R2上电势降得多,故R4左端电势高,R2左端电势低,他们两端的电势差(即电压)为△U=U2-U4=7.2V-4.8V=2.4V《3V.
所以正确答案选D.
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