01举例说明
为了方便论述,我们以下面的试题为例例题:某科技小组在测量小灯泡额定功率的实验中,连接的电路如图甲所示,已知电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,记录了电流表和电压表的示数,并绘制了小灯泡的I﹣U关系图象,如图乙所示,则下列说法中不正确的是(02分析过程
1、电路分析。这是一个串联电路,电流表测量串联电路的电流;电压表测量小灯泡的电压。滑动变阻器的滑片P在最右端时,电阻最大,在最左端时,电阻最小,为零。滑片从最右端滑到最左端的过程中,它的电阻逐渐变小。2、滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,它的电阻逐渐变小,电路中电流就会逐渐变大。据此可以把甲图中电路的状态和乙图中的坐标图像结合起来,合二为一,成为一个整体。这是本题的难点。乙图中的电流值和电压值对应的是电路的哪种状态呢?当滑动变阻器的滑片在最右端时,电阻最大,对应的电流最小,电流表的示数应该为1安培,电压表的示数为3伏,即通过灯泡的电流为1A,灯泡两端的电压为3伏特。当滑动变阻器的滑片在最左端时,电阻最大,对应的电流最大,电流表的示数应该为2A,电压表的示数为12伏特,即通过灯泡的电流为2A,灯泡两端的电压为12伏特。3、当滑动变阻器的滑片在最左端时,电路中只有一个用电器--灯泡,此时灯泡两端的电压等于12V,这是灯泡的额定电压,也是电源的电压。根据P=UI,此时求出灯泡的电功率即为额定功率。4、根据以上分析可知,当滑动变阻器的阻值最大时,通过它的电流为1安培,它两端的电压为9伏特,据此可以求出滑动变阻器的最大阻值为9欧姆。5、电路的总电压12V是一定的,根据P=UI可知,当电路中的电流最小时,电路的总功率最小,当电路的电流最大时,电路的总功率最大。易错之处如果先求出灯泡的电阻,通过灯泡的电阻求出其他物理量,这条思路在本题中是行不通的。观察乙图中小灯泡的I﹣U关系图象可知,它是一条曲线,而不是一条直线。这就告诉我们,通过灯泡的电流与它两端的电压不成正比,灯丝的电阻值随着温度的变化而变化,它的阻值不是一个定值。既如此,就不能参与试题的运算。03计算过程
解:(1)由题意和图象可知,电源的电压U=U1=12V,电路中的电流I=2A,则灯泡的额定功率:P=U1I=12V×2A=24W(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,由图象可知,灯泡两端的电压U′=3V,电路中的电流I′=1A,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压:U2=U﹣U′=12V﹣3V=9V由I=U/R可得,滑动变阻器的最大阻值:R=U2/I′=9V/1A=9Ω当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路的功率最大,等于灯泡的额定功率,最大功率P大=P=24W,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路的功率最小,最小功率P小=UI′=12V×1A=12W,则该电路总功率变化范围为12W~24W04总结归纳
解电学题时,我们应该把试题中的电路、坐标图像和已知的条件一一对应起来,随后,所有的问题都会迎刃而解。当灯泡的电阻值不是一个定值时,这个阻值不能参与试题的运算。05学以致用,举一反三
1、请问,本文中例题的正确选项是哪个?在做这类型题时,您还有什么好的建议或者体会,请在评论区留言。2、练一练:(答案在评论区找,评论区必有高人)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。则下列判断中正确的是()定值电阻R0的阻值10Ω该滑动变阻器的最大阻值是10Ω电源电压是10V该电路的最大电流是0.4A