在图所示的电路中,电源电压为12伏且不变,电阻R1的阻值为22欧,滑动变阻器R2上标有“10Ω 1A”字样.闭合电键S,电流表的示数为0.5安.求: (1)电阻R1两端的电压. (2)滑动变阻器R2接

问题描述:

在图所示的电路中,电源电压为12伏且不变,电阻R1的阻值为22欧,滑动变阻器R2上标有“10Ω  1A”字样.闭合电键S,电流表的示数为0.5安.求:

(1)电阻R1两端的电压.
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值.
(3)现设想用定值电阻R0来替换电阻R1,要求:在移动滑动变阻器滑片P的过程中,两电表的指针分别能达到满刻度处,且电路能正常工作.
①现有阻值为16欧的定值电阻,若用它替换电阻R1,请判断:______满足题目要求(选填“能”或“不能”).若能满足题目要求,通过计算求出替换后滑动变阻器的使用范围;若不能满足题目要求,通过计算说明理由.
②满足题目要求的定值电阻R0的可能取值范围为______.

(1)电阻R1两端的电压:
U1=IR1=0.5A×22Ω=11V;
(2)滑动变阻器R2两端的电压:
U2=U-U1=12V-11V=1V,
滑动变阻器R2接入电路的阻值:
R2=

U2
I2
=
1V
0.5A
=2Ω;                    
(3)①能;
电流表量程为0~0.6A,即I最大=0.6A,
此时电路中的总电阻R最小=
U
I最大
=
12V
0.6A
=20Ω,
滑动变阻器接入电路的最小值R滑小=20Ω-16Ω=4Ω;
电压表的量程为0~3V,即U滑大=3V,
定值电阻两端的电压U1′=U-U滑大=12V-3V=9V,
电路中的电流I′=
U ′1
R0
=
9V
16Ω
=0.5625A,
滑动变阻器接入电路的最大值R滑大=
U最大
I
=
3V
0.5625A
≈5.33Ω,
所以,滑动变阻器使用范围:4Ω~5.33Ω.
②当滑动变阻器接入电路的电阻最小为0,电路中的电流最大Imax=0.6A时,R0的阻值最大;
R0max=
U
Imax
=
12V
0.6A
=20Ω,
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电流表的示数也最大时,R0的阻值最小;
R0min=
U−U1
Imax
=
12V−3V
0.6A
=15Ω,
所以R0的取值范围为15Ω~20Ω.   
答:(1)电阻R1两端的电压为11V;
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值为2Ω;
(3)①能;替换后滑动变阻器的使用范围为4Ω~5.33Ω;
②满足题目要求的定值电阻R0的可能取值范围为15Ω~20Ω.