(完整版)串联电路中滑动变阻器的功率变化范围的分析
动态电路变化范围问题-2020年中考物理必考题型

动态电路变化范围问题-2020年中考物理必考题型专题30:动态电路变化范围问题考点剖析:为什么滑动变阻器接入阻值不能太小或太大?在电路中,电流和电阻成反比关系。
当变化电阻阻值减小时,电路中电流增大,但实际电流值不能超过电路允许通过的电流最大值。
当阻值增大时,电压会增大,但不能超过其两端允许的电压最大值。
因此,滑动变阻器接入的阻值有下限和上限。
题型说明与设计:在中考电学中,考查的主要是串联电路情况,很少考查并联电路。
在串联电路中,有下列五种题型:1.最大电流限制型→求滑动变阻器最小值;2.定值电阻最大电压限制型→求滑动变阻器最小值;3.变化电阻最大电压限制型→求滑动变阻器最大值;4.电流表、电压表反对应型,电流、电压都有限制→求滑动变阻器的阻值范围;5.电流表、电压表正对应型,电流、电压都有限制→求滑动变阻器的最小值。
对于第四种题型,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表示数取到最大值时,电压表示数最小;滑动变阻器接入阻值最大,电压表示数最大时,电流表示数最小。
当电流达到最大值时,滑动变阻器阻值达到最小,再减小阻值会烧坏电路。
因此,滑动变阻器接入电路的阻值应该同时满足电路中对电流和电压的要求。
对于第五种题型,电压表测定值电阻两端的电压,电压表和电流表示数同时增大或减小。
两表量程限定的都是滑动变阻器接入阻值的最小值,此时需解得两个阻值中较大值,才不至于把电路烧坏。
因此,滑动变阻器接入电路的阻值范围应该考虑电流表量程、变阻器的安全电流值和其他用电器的允许最大电流,三者中最小值为电路可通过电流最大值。
题型一:最大电流限制型,求滑动变阻器最小值。
例1:在电路中,小灯泡的标称电流为0.5A,标称电压为3.6V。
滑动变阻器的最大阻值为15Ω,电源电压为6V,电流表量程为0-0.6A。
为了保证电路各元件安全,滑动变阻器的阻值变化范围应该为多少?解析:根据题意,电路中允许通过的最大电流为0.5A,所以滑动变阻器接入的最小值为Rmin=U/I=6V/0.5A=12Ω。
滑动变阻器在串并联电路中的作用(公开课)

敏感电阻一般情况下可以看作一个滑动变阻器
温度(升高/降低) 压力(增大/减小) 光照强度(升高/降低) 烟雾浓度(升高/降低)
电阻的变化
电流 电压
空气湿度(升高/降低)
电功率
• 例 3 如图所示,是创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图, 其中电源电压恒定为6 V,定值电阻R0为5 Ω,油量表实质上是量 程为0~3 V的电压表.R为压敏电阻,其电阻值与油箱中油量的关
系如下表所示.下列说法中正确的是( ) C
油量 V/L
0 10 20 30 40 50
压敏电阻 R/Ω
25 20 15 10 5 2.5
A. 油箱中油量增多时,压敏电阻R的阻值变大 B. 电压表示数为3 V时,油箱中的油量为50 L C. 油箱中油量为20 L时,R0两端的电压为1.5 V D. 油箱中油量减少时,电路消耗电能的总功率变大
滑动变阻器在串并联电路 中的应用
郑州市回民初级中学物理组 王秋峰
学习目标
1 学生能够熟练的掌握滑动变阻器在串、并联 电路中的应用。 2 能够分析电阻变化时,电路中的电流、电压、 电功率、电功的变化情况,并能够计算出相应 的值。 学习重点:滑动变阻器在串并联电路中的应用 学习难点:在串联电路中滑动变阻器的电功率变化规律
七、电压表与电流表的乘积如何变化__变__小__
例1
看如图所示的电路,滑动变阻器最大阻值为12Ω,定值电阻R1为6 Ω,电 源电压为6V不变,,电流表的量程是0—0.6A,电压表的量程是0—3V,在保证电 路安全的前提下:
八、电压表的变化范围是____2_._4_-3__v__
九、电流表的变化范围是___0__.5_-_0_._6_A 十、为了保证电路安全R2的变化范围是_4_-_6_Ω___ 十一、电路总功率的变化范围是_3_-_3_._6_W_____ 十二、R1的功率的变化范围是1_._5_-_2_._1_6_w___
如何求滑动变阻器的取值范围

如何求滑动变阻器的取值范围2019-10-07在初中物理电学的学习中,有⼀类习题经常要求确定接⼊电路中滑动变阻器的取值范围.滑动变阻器在电路中的作⽤主要是通过改变连⼊电路的电阻,进⽽改变电路中的电压和电流,其次是保护电路.滑动变阻器保护电路,受到⽤电器规格及电流表或电压表量程的限制,于是,要求滑动变阻器接⼊电路中的电阻必须控制在⼀定的范围内,使电路中的电表、⽤电器等元件不会因超过量程⽽损坏.此类问题具有较强的综合性、逻辑性,需要同时考虑诸多因素,因此成为电学学习的⼀个难点.同学们在解决此类问题时,经常感到⽆从下⼿,或者因考虑不周,思维⽚⾯⽽造成错解.下⾯笔者对此问题进⾏归类分析,希望能对你有所帮助.影响滑动变阻器取值范围的限制⼀般有四个:滑动变阻器最⼤阻值及允许通过的最⼤电流、电流表量程、电压表量程、⼩灯泡额定电压及额定电流.⼀、⽤电器与滑动变阻器串联此种情况有两种电路模式:如图A和图B.⽐较模式A和模式B可知它们的相同之处:都是定值电阻与滑动变阻器串联;不同之处:电压表是测定值电阻两端电压还是滑动变阻器两端电压.在图A中,当滑⽚P移动时,电压表与电流表的⽰数变化趋势相同,并且当⼀只电表的⽰数达到最⼤(或最⼩)值时,另⼀只电表的⽰数也相应达到某⼀最⼤(或最⼩)值.若将图A中的电压表改测滑动变阻器两端的电压,如图B所⽰,则电压表与电流表的⽰数变化趋势相反,即当⼀只电表的⽰数达到最⼤(或最⼩)值时,另⼀只电表的⽰数相应达到最⼩(或最⼤)值.理解这两种电路模式,可使解题速度与准确率⼤⼤提⾼.例1.如图1所⽰的电路中,电源电压U=6V且保持不变,灯泡电阻为8Ω,R是标有“20Ω1A”字样的滑动变阻器,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,为保证两电表都安全使⽤,滑动变阻器接⼊电路阻值的变化范围是多少?错解:S闭合后,灯L与R串联,电流相等.由于电流表允许通过的最⼤电流是0.6A,由欧姆定律I=U/R可知,R总最⼩时,I最⼤,R总=U/I=6V/0.6A=10Ω,⽽串联电路中R总=RL+R故有变阻器的最⼩电阻值Rmin=R总-RL=10Ω-8Ω=2Ω.所以,滑动变阻器接⼊电路的阻值范围是2Ω~20Ω.分析:造成上述解法错误的原因是认为电流表可以达到最⼤量程0.6A,其实这是错误的,当电流表⽰数为0.6A时,电压表的⽰数应该为UL=0.6A×8Ω=4.8V>3V,此时电压表就会烧坏,所以这种情况下应该以电压表的量程为准.正解:当电压表⽰数为3V时,电路中电流达到最⼤值,此时滑动变阻器分压也为3V,根据分压公式UL/UR=RL/R,可知,Rmin= 8Ω.因此,滑动变阻器阻值变化范围是8Ω~ 20Ω.锦囊妙计:此电路属于图A模式,滑动变阻器取最⼩值时电流表和电压表的⽰数最⼤,所以要综合考虑电流表和电压表所选的量程,以它们所给的量程为已知条件,确定滑动变阻器的最⼩值.⾄于滑动变阻器的最⼤值即滑动变阻器能够接⼊电路的最⼤阻值.例2.标有“4V 1 W”的⼩灯泡和“20Ω1A”的滑动变阻器,连接在如图2所⽰的电路中,已知电源电压为6V,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”.为确保电路安全,闭合开关时,滑动变阻器接⼊电路的阻值应控制在什么范围内?(不考虑温度对电阻的影响)错解:由于电流表最⼤量程是0.6A,电压表的最⼤量程是3V,根据欧姆定律I=U/ R,得,R滑最⼩时,I最⼤,所以滑动变阻器的最⼩值为R滑=U/I=3V/0.6A=5Ω,因此,滑动变阻器接⼊电路的阻值范围是5Ω~20Ω.分析:错误原因在哪⼉呢?原来本题中有两个容易被忽略的条件:⼀个是“4V 1W”的⼩灯泡正常发光时的电流是I=P/U=1W/4V=0.25A正解:当⼩灯泡正常发光时,电路中的电流达到最⼤.此时根据欧姆定律I=U/R,可知,R总=U总/I=6V/0.25A=24Ω,所以滑动变阻器接⼊电路的最⼩值Rmin=R总-RL= 24Ω-16Ω=8Ω;当电压表⽰数为3V时,滑动变阻器接⼊电路的阻值为最⼤值,根据分压公式UL/UR=RL/R,可知,Rmax=RL=16Ω.因此,滑动变阻器接⼊电路的阻值范围为8Ω~16Ω.锦囊妙计:此电路属于图B模式,如果给滑动变阻器并联⼀个电压表,则应考虑电压表的所选量程,以所选量程为已知条件,再结合其它条件可求出滑动变阻器接⼊电路的最⼤值.⼆、⽤电器与滑动变阻器并联例3 .在如图3所⽰的电路中,电阻R1=12Ω,R2为0~20Ω的变阻器,合上开关后,电压表的⽰数为6V,如果A表的量程为0~3A,A1表的量程为0~0.6A,为了不使电表损坏,滑动变阻器连⼊电路的阻值应在什么范围?错解:设通过两电流表A、A1的电流均达到其量程,则通过变阻器的电流为I2=I-I1=3A-0.6A=2.4A.R2接⼊电路的最⼩阻值为R2=U/ I2= 6V/2.4A=2.5Ω.分析:错解的原因是认为通过两电流表的电流都能达到最⼤量程,实际上电流表A1的⽰数I1=U/R1=6V/12Ω=0.5A,因此A1的⽰数不变,达不到最⼤量程.变阻器R2的滑⽚移动时,只能改变R2中电流的⼤⼩,故本题只要考虑通过A表的电流不超过3A即可.正解:电流表A1的⽰数I1=U/R1=6V/ 12Ω=0.5A,根据并联电路的特点,则I=I1+U/R2=0.5A+6V/R2≤3A.解得R2≥2.4Ω,所以滑动变阻器接⼊电路的阻值范围为2.4Ω~20Ω.锦囊妙计:两⽤电器并联时,各⽀路的电流表不⼀定都能达到量程,只要考虑⼲路的电流表达到量程即可.从上述三例可以看出,在涉及滑动变阻器接⼊电路的阻值范围时,应认真审题,科学分析,全⾯考虑,解题过程要灵活.因为试题是多变的,所以思路应该是发散的.尽管⽅法是不同的,但知识是永恒的.只要掌握核⼼思想,就能遇乱不惊,沉稳应对.注:本⽂为⽹友上传,不代表本站观点,与本站⽴场⽆关。
初中物理电学学不会的原因 动态电路分析和电路故障分析完整版

图(11)
电路故障专题复习
一、两种常见的电路故障:断路和短路 1、 断路故障
也叫开路,是电路中某处断开, 导致电路无电流,用电器不工作的 故障。例如:灯丝断了,接触不良, 导线断开,仪表内部断线等。
2 、短路故障 指电源或电路元 件被电阻极小的导体 (如导线、电流表等) 并联而造成的电路故 障,短路时电路的电 流会变大。
[例4]如图6,当滑片P向右移动时,A1表、 A2表和V表将如何变化?
分析:并联电路各支路两端电压 相等,等于电源电压,故电压表 V示数不变。由于并联电路各支 路独立工作,互不干扰,滑动变 阻器滑片P向右移动时,对R1这 条支路没有影响,所以电流表A1 示数不变。滑片P右移,R2变大, 图 6 两端电压不变,故电流变小,干 路中电流也随之变小,所以A2示 数也会变小。
最新初中物理动态电路分析 和电路故障分析
电路动态分析题和电路故障分析题是初中学生 物理学习过程中的一个难点,其原因是这两类题目 对学生有较高的能力要求。进行电路故障分析,要 以电路动态分析能力作为基础,而电路故障分析又 是电路动态分析的载体,因此我们将这两类分析题 整合成一个专题进行复习有利于提高复习的效率。 在编排顺序中,我们以电路动态分析作为主线,而 将电路故障作为电路动态变化的一个原因。
[变式训练题] 在如图5所示电路中,当闭合 开关后,滑动变阻器的滑动片P向右移动 时( A )
(A)电压表示数变大,灯变暗。 (B)电压表示数变小,灯变亮。 (C)电流表示数变小,灯变亮。 (D)电流表示数不变,灯变暗。
图(起的变化
扩展:根据串联电路的特点,滑动变阻器 R2两端的电压 U2 将 ↑。推论:如果滑动变 阻器R2 足够大,当滑片P向右一直滑动时, 电阻将不断增大,那么U2 将不断增大, U1 将不断减小,I将不断减小。假设 R2 无 限大,这时U2 将增大到电源电压,U1 将 变为0,I也将变为0,这时的电路就相当于 断路。这就是用电压表来判断电路断路和 短路的道理。
79.部编物理专题欧姆定律在串并联电路中的应用五(滑动变阻器的取值范围)(解析版)

17.4 欧姆定律在串并联电路中的应用(五)第5课时 滑动变阻器的取值范围当滑动变阻器移动时,会引起电路中的电流以及用电器两端的电压变化,如果电路中的电流或电压超过允许的最大值,则会损坏电路元件,所以为了保护电路元件的安全,滑动变阻器有最大值和最小值的限制。
一、串联电路中滑动变阻器的取值范围 (1)电压表与定值电阻并联当滑动变阻器取最小值时,电路中的电流达到最大值,所以滑动变阻器的最小值由电路中的允许通过的最大电流决定;滑动变阻器的最大值没有限制,取量程的最大值。
(2)电压表与滑动变阻器并联当滑动变阻器取最小值时,电路中的电流达到最大值,所以滑动变阻器的最小值由电路中的允许通过的最大电流决定。
当滑动变阻器连入电路的阻值变大时,电压表的示数也会变大,所以滑动变阻器的最大值由电压表的最大量程决定。
二、并联电路中滑动变阻器的取值范围并联电路中,由于各支路两端的电压等于电源电压,所以电压表的安全问题一般不会考虑。
滑动变阻器的阻值范围主要由支路或者干路的电流表的量程决定。
一、串联电路中滑动变阻器的取值范围 (1) 电压表与定值电阻并联例 1.标有“2V 0.5A ”字样的小灯泡和标有“20Ω1A ”字样的滑动变阻器。
连接在如图所示的电路中。
已知电源电压为6V ,电流表的量程为“00.6A -”。
电压表的量程为“03V -”。
闭合开关。
移动滑动变阻器滑片。
在不烧坏各元件的前提下求:滑片的移动方向所在支路电阻大(小)所在支路电流小(大)干路电流小(大)另一条支路电压、电阻和电流都不变,不受影响(1)电流表的取值范围; (2)变阻器的取值范围;【答案】:(1)变阻器的取值范围为8~20ΩΩ; (2)电流表的取值范围为0.25~0.5A A ; (3)电压表的取值范围为1~2V V 。
【解析】:由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
因串联电路中各处的电流相等,且灯泡的额定电流为0.5A ,电流表的量程为0~0.6A ,变阻器允许通过的最大电流为1A ,所以,电路中的最大电流0.5I A =大,此时灯泡两端电压表的示数最大2L U V =大,变阻器接入电路中的电阻最小, 由UI R=可得,电路中的总电阻和灯泡的电阻分别为: 6120.5U VR I A===Ω总大,240.5L L L U V R I A ===Ω, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,变阻器接入电路中的最小阻值:1248L R R R =-=Ω-Ω=Ω总小。
专题28电功率相关的极值(范围)问题(原卷版+解析)

专题28 电功率相关的极值(范围)问题类型1“极值”问题(1)判断定值电阻的最值功率时,抓住不变量(R),其功率的最值取决于定值电阻两端的电压最值或通过定值电阻的电流最值。
(2)判断电路总功率的最大值或者最小值时,抓住不变量(电源电压U),则电路总功率的最值取决于接入电路的总电阻。
(3)判断滑动变阻器的最值功率时,当滑动变阻器最大阻值R1大于与其串联的定制电阻R2时,随着变阻器接入阻值的增大,所消耗的电功率先增大后减小,电功率最大值为22max14RUP .1.如图甲所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器最大阻值为50Ω,电流在0.1~0.4A之间时电子元件均能正常工作,通过电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示,电子元件正常工作时()A.通过电子元件的电流与其两端的电压成正比B.当电流为0.1A时,电子元件的阻值为10ΩC.滑动变阻器允许接入电路的最大阻值为20ΩD.电路消耗的最大功率为2.4W2.如图甲所示的电路中,R0为定值电阻,滑动变阻器R最大阻值为5Ω,闭合开关后,调节滑动变阻器R的阻值,根据记录的数据,作出U﹣I关系图像如图乙所示,由图像可知()A.电源电压U=2.0V B.电压表的最大示数为1.5VC.定值电阻的阻值R0=1.0ΩD.电路的最大功率为4.5W3.如图甲所示,R1为定值电阻,闭合开关,滑动变阻器R2的滑片从b端滑到a端的过程中,R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图象如图乙所示,下列说法不正确的是()~A.电流表的变化范围为0.10.6AR的最大电阻为50ΩB.滑动变阻器2C.该电路消耗的最大电功率为3.6WR的电阻值为10Ω,电源电压为10VD.14.如图所示电路,电源两端电压为4.5V且保持不变。
电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的铭牌上标有“20Ω,1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两块电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是()A.滑动变阻器R2的阻值取值范围为5Ω~15ΩB.电流表A的示数变化范围为0.15A~0.45AC.滑动变阻器R2的最大功率为0.45WD.总功率的变化范围为0.675W~1.35W5.如图所示电路中,电源电压不变,小灯泡L标有“6V3W”字样。
专题:串联电路中滑动变阻器功率的最值问题

专题:串联电路中滑动变阻器功率的最值问题张老师整理例:在如图所示的电路中,电源电压为U=6V 且恒定,定值电阻R 1=10Ω与最大值为R 2的变阻器串联,求S 闭合后,当R 2为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?这个最大值是多少?略解:根据221222221222222)(1)(R R R U R R R U R I I U P +=⋅+=⋅=⋅= =)0(4)(12122122≠+-R R R R R U20.(2015重庆A 卷,第20题)如图17所示,是小勇设计的某电器设备的部分电路。
电源电压9V 保持不变,灯泡L 标有“8V 4W ”字样,电流表的量程为0~3A ,电压表的量程为0~15V ,滑动变阻器R 2的最大阻值为20Ω。
闭合开关S 和S 1时,电路消耗的功率为4.05W 。
(不计灯丝电阻随温度的变化)求: (1)小灯泡L 的电阻;(2)开关S 、S 1、S 2都闭合时,通过电流表的最小电流;(3)在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下,只闭合开关S 2时滑动变阻器R 2的电功率变化范围。
R 1R 220.(2015重庆B卷,第20题)如图18所示,电源电压恒为18V,小灯泡L标有“6V 3W”字样,滑动变阻器R标有“100Ω1A”字样,电压表使用的量程为0~15V,电流表使用的量程为0~0.6A,R0为一定电阻;当闭合开关S、S1,断开S2时,灯泡L恰好正常发光;不计温度对灯丝电阻的影响。
求:(1)小灯泡L的电阻;(2)闭合开关S、S1,断开S2时,通电1min,电流通过定值电阻R0所做的功;(3)当闭合开关S、S2,断开S1时,在保证电表不超量程、灯泡L两端的电压不超额定电压的情况下,滑动变阻器R功率的变化范围。
从上面的“R2=R1时,P2最大”这一结论中:1、题的解法很特别:除了运用必须的关于电功率的计算公式外,它还必须借助于巧妙的数学技巧,将本不能一目了然的函数表达式变换成关系清楚的表现形式。
(完整word版)滑动变阻器最大功率 问题

滑动变阻器的功率问题例1在如图所示的电路中,电源电压为U=6V且恒定,定值电阻R1=10Ω与最大值为R2的变阻器串联,S闭合后,求:(1)当R2为多大时,R1消耗的功率最大?最大是多少?(2)当R2为多大时,电路的总功率最大,最大是多少?(3)当R2为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?这个最大值是多少?例2、在如图所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,电阻R1=30Ω,R2为“1A,20Ω”的滑动变阻器。
求变阻器R2消耗的最大功率?此时R1的功率是多大?练习:1如图1,R1=10Ω,R2的阻值范围为0—50Ω,电源电压为12V恒定不变。
求:(l)滑片P从a端到b端的过程中,电流表和电压表的示数变化范围。
(2)P从a端滑到b端的过程中,R2的功率的变化范围.RX=10Ω。
即滑动变阻器功率的变化范围是0~3.6W~2W。
2 如图甲所示,R1的阻值是20Ω,滑动变阻器R2消耗的功率P与其电阻R2的关系图象如图乙所示,则R2消耗的最大功率是()AA0.45W B0.50W C0.80W D0.90W.3、小明应用如图甲所示的电路“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”,将得到的数据绘成a、b、c三条图线画在了同一坐标系中,如图乙所示,b图线表示定值电阻R0的发热功率P0随电流I变化的关系,则表示“电源总功率P U随电流I变化的关系”图线是.如电源电压U保持不变,则由图象可知:电源电压U为V.定值电阻R0的阻值为Ω.当电流为1.5A时,滑动变阻器的接入电阻为Ω.a 3 1 14、如图甲所示电路中,R0为定值电阻,R1为滑动变阻器。
图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。
则该滑动变阻器的最大值是,电源电压是V,R0的阻值是Ω,滑动变阻器R1的最大功率是W. 50 12 10 3.65、如图甲,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器(允许通过的最大电流为5A)。
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关于“串联电路中滑动变阻器的功率变化范围”
的探讨
电功率是初中学生物理学习中的一个重点并难点内容,而求串联电路中滑动变阻器的功率变化范围时运用到数学中的一元二次方程来求解对于初中生来说更是难上加难。
前些天有学生向我请教了这一类问题,为此我在班上出了一道类型题供学生分组探讨并归纳出结论如下:
探究课题:一个滑动变阻器R2与一个阻值为R1的定值电阻串联在电压为U的电路中,如何求出滑动变阻器的电功率变化范围?
例题:如图1,R1=10Ω,R2的阻值范围为0—50Ω,电源电压为12V恒定不变。
求:(l)滑片P从a端到b端的过程中,电流表和电压表的示数变化范围。
(2)P从a端滑到b端的过程中,R2的功率的变化范围.
分析:在做这一道题时,我让学生分两步进行:
(l)当P在a端时,R2未接人电路,电压表的示数等于电源电压12V此时电流表的示数I=U/R1= 12V/10Ω= l.2A
2.当P在b端时,R1与R2串联,电流表的示数I=U/ R总=12V/(10Ω+50Ω)=0.2A
此时电压表的示数为:U=IR1=0.2A ×10Ω= 2V
所以电压表的变化范围是12V—2V,电流表的变化范围是l.2A
—0.2A。
这样的解法一般称为“端点法”,学生也容易接受,但学生往
往不考虑条件,“依葫芦画瓢”,在任何地方都这样做。
如在解第
(2)时:有不少学生这样解答:
当P在a端时,R2未接入电路,故P=0当
P在b时,P=I2R2=(0.2A) 2×50Ω=2W所以
R2的功率变化范围为:0—2W
显然这个结论是错误的,因为随便找一处当R X=20Ω时,则有I=U/R=12V/(10Ω+20Ω)=0.4A
P=IR X=(0.4A)2×20Ω=3.2W> 2W
即在b点时R2的功率并不是最大。
电压一定时,用公式I=U/(R1+R2)可得R1一定,R2越大则I越小,
此时R1两端电压U1=IR1则越小.
但判断R2的功率时,P=IU2,(I在变小则U2在变大)则不能说R2最大时功率最大。
给学生分析了错误的原因后,我引导学生结合电功率公式及殴姆定律公式对电路图重新进行分析,再让他们自己解答。
正确的解答应该是:
设P在某处进的阻值为R X,则P=I2/R =[12V/(10Ω+ R X)] 2×R X 把它整理成关于R X的一元二次方程:P R X2+(20P-144)R X+100P=0对于这个方程一定有判别式△≥0即:
(20P-144)2-4P×100P≥0
解不等式得P≤3.6即P最大值是3.6W
把P=3.6W代人原方程得R X=10Ω。
即滑动变阻器功率的变化范围是0~3.6W~2W。
分析归纳:如果滑动变阻器R2与一个定值电阻R1串联,R1的电功率为P1。
R2滑动变阻器接入电阻为Rx.电功率为Px.电源电压为U,电路电流为I。
总功率为P则:
Px=P - P1
=U2/(R1+Rx)-[U2/(R1+Rx) 2]xR1
设1/( R1+Rx)=X则上式可化简为:
Px=U2(- R1×X2+X)
R 1大于0.则Px有最大值。
当X=1/2×R1时Px最大。
则当1/( R1+Rx)=1/2R1时Px最大。
解得Rx = R1.
由以上分析可以归纳得出结论:
1、当R2max < R1,R X = R2时,功率P X最大。
2、当R2max = R1,R X = R1 = R2时,功率P X最大。
3、当R2max > R1,R X = R1时,功率P X最大。
某同学为了探究串联电路中滑动变阻器在滑片移动过程中滑动变阻器的电功率变化特点,他利用一个5欧的定值电阻、一个标有“20Ω 2A”的滑动变阻器及电源(电压不变)、电键、导线若干,按如图所示电路连接后做了如下实验:闭合电键后移动滑片,记录了滑片在不同位置时的电压表、电流表的示数并分别计算出了滑动变阻器当时的接入电阻和电功率,数据记录在表格中.
(1)分析比较实验序号的数据,可得出的初步结论是:串联电路中,当滑动变阻器接入电路的电阻小于定值电阻时,变阻器的电功率随着变阻器接入电阻的增大而增大.
(2)分析比较实验序号5和6和7和8的数据,可得出的初步结论是:
(3)为了进一步完整数据,你认为该同学还应该测量U/I(即R
2)等于欧的数据,并计算出电功率.
(4)根据表中及“(3)”中计算的数据,针对串联电路中滑动变阻器的最大功率可以作出的猜想是.。