在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为20欧,滑动变阻器R2上标有“10Ω 2A”字样.闭合电键S,电流表A的示数为0.9安.
①若电源电压为6伏,求通过电阻R1的电流I1和变阻器R2消耗的电功率P2.
②若电源电压可变,电流表A选接“0~3A”量程.现用定值电阻R0替换R1,要求:电源电压取6~12伏之间某一值,在移动变阻器滑片P的过程中,电流表A的指针能达到满刻度处.
第一,现有阻值为10欧和15欧的两个电阻,满足上述要求时应选择的电阻阻值为________欧.
第二,满足上述要求时替换的定值电阻R0的取值范围为________欧至________欧.
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由电路图可知,两电阻并联,电流表测干路电流:
①根据欧姆定律求出通过电阻R1的电流,根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流,根据P=UI求出变阻器R2消耗的电功率.
②第一、因滑动变阻器最大允许通过的电流为2A,所以通过R0的电流应大于1A,当电源的电压最大时,根据欧姆定律求出10欧和15欧两个电阻通过的电流即可选择电阻的规格.
第二、当通过滑动变阻器的电流为2A,且电源的电压最大时,R0的阻值最大;当电源的电压最小,且滑动变阻器的阻值最大时,R0的阻值最小,根据并联电路的电流特点和欧姆定律求出R0的取值范围.
解答:①∵R1、R2并联,
通过电阻R1的电流I1===0.3A
通过R2的电流I2=I-I1=0.9A-0.3A=0.6A,
变阻器R2消耗的电功率P2=UI2=UI2=6V×0.6A=3.6W;
②第一、当电源的电压最大U=12V时,根据I=可得,通过10欧、15欧R0电阻的电流分别为1.2A、0.8A,
因滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,故15Ω的电阻不可选,应选10Ω的电阻;
第二、当通过滑动变阻器的电流为2A,且电源的电压U=12V时,R0的阻值最大,
R0===12Ω;
当电源的电压U=6V,且滑动变阻器的阻值最大时,R0的阻值最小,
通过滑动变阻器的电流I滑===0.6A,
通过R0的电流I0=I-I滑=3A-0.6A=2.4A,
R0===2.5Ω,
即定值电阻R0的取值范围为2.5~12欧.
答:①通过电阻R1的电流为0.3A,变阻器R2消耗的电功率为3.6W;
②第一,10欧.
第二,2.5;12.
点评:本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的计算,以及电压表的使用;关键是电流表满偏时滑动变阻器接入电路阻值范围的确定,解题时应从电流表着手.