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精英家教網(wǎng)設計一個簡單的電路,可選用的器材有:直流電源、定值電阻、滑動變阻器、小燈泡、開關和若干導線.要求:電源電壓為9V且保持不變,滑動變阻器的滑片無論怎樣滑動,都能使標有“5V 5W“字樣的小燈泡的實際功率在1.25W~5.0W的范圍內變化(不考慮溫度對電阻的影響).請根據(jù)要求:
(1)在右邊虛線框內畫出你所設計的電路圖.
(2)試確定定值電阻的阻值和滑動變阻器的最大阻值.
分析:(1)由題意可知,小燈泡額定電壓小于電源電壓,所以必須串聯(lián)電阻分壓.
(2)已知燈泡的額定電壓和額定功率,根據(jù)公式R=
U2
P
先計算燈泡的電阻,當滑片在最左端時,滑動變阻器接入電路電阻為0,燈泡的功率最大,可以求出定值電阻兩端的電壓,進一步求出電阻的大小,當P在最右端時,滑動變阻器接入電路的電阻最大,燈泡功率最小,求出燈泡的實際電壓,進一步求出電路電流,根據(jù)歐姆定律求出電路總電阻,從而求出滑動變阻器的最大阻值.
解答:解:(1)燈泡、定值電阻和滑動變阻器串聯(lián),電路圖如如圖所示,
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(2)燈L的電阻:RL=
U2L
PL
=
(5V)2
5W
=5Ω,
P在R'左端時,滑動變阻器接入電路的電阻值為零,燈L的功率為最大,其值為5W,R1兩端電壓
U1=U-UL=9V-5V=4V,
R1=
U1?RL
UL
=
4V×5Ω
5V
=4Ω,
P在R'右端時,滑動變阻器接入電路的電阻值為最大值,L的功率最小:PL'=1.25W
此時L兩端的電壓為UL',由
U2L
PL
=
U2L
P/L
,得UL'=2.5V,
電流I′=
U/L
RL
=
2.5V
=0.5A,
電路總電阻R=
U
I/
=
9V
0.5A
=18Ω,
所以滑動變阻器的最大阻值為:R'max=R-R1-RL=9Ω.
答:定值電阻的阻值和滑動變阻器的最大阻值分別為4Ω和9Ω.
點評:本題考查電路的設計和歐姆定律的應用,難點是設計電路圖,關鍵是各種公式及其變形的靈活運用,還要知道串聯(lián)電路的電壓規(guī)律.
練習冊系列答案
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(1)在右邊虛線框內畫出你所設計的電路圖.
(2)試確定定值電阻的阻值和滑動變阻器的最大阻值.

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(1)在虛線框內畫出你所設計的電路圖。
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