问题补充:
将-个额定功率为2W的灯L1与定值电阻R及电流表串联后接在电压为U的电路两端,灯L1恰能正常发光,电流表的示数为0.2A.现用额定功率为5W的灯L2替换灯L1,且灯L2的额定电压与灯L1的额定电压相同.
(1)若电路两端的总电压U保持不变,当灯L2实际消耗的功率等于1.8W,电路两端的电压U为多少伏?
(2)要使灯L2实际消耗的功率在1.8W到3.2W之间变化,通过计算并分析说明:电路两端的总电压U应该满足什么条件?
答案:
解:根据题意作出电路图,如下图所示:
(1)∵P=UI,
∴由甲图可知:U1===10V,
∵I=,
∴灯泡电阻RL1===50Ω,
∵P=,
∴由乙图得:
灯泡电阻RL2===20Ω,
由丙图:∵P=,
∴电压U2===6V
电路电流I3===0.3A,
∵电路两端的电压U保持不变
∴====,
解得,R=40Ω,
∵I=,
∴由甲图知:
电源电压U=I1(RL1+R)=0.2A×(50Ω+40Ω)=18V;
(2)由丙图:
∵灯泡功率P2′=I32RL2=RL2,
∵RL2、R不变
∴要使灯L2的实际功率P2′≥1.8W,则U′≥18V,
∵P=I2R,
∴若灯L2的实际功率为3.2W时:
由丁图得:I4===0.4A,
∵I=,
∴U′=I4(RL2+R)=0.4A×(20Ω+40Ω)=24V,
∵P2″=I42RL2=RL2,RL2、R不变,
∴要使灯L2的实际功率P2′≤3.2W,则U′≤24V,
通过以上计算可知:要使灯L2实际消耗的功率在1.8W到3.2W之间变化,
这时电路两端的总电压U应该满足在18V≤U′≤24V之间变化.
答:(1)电路两端的电压是18V;
(2)电路两端的总电压应该满足的条件是:18V≤U′≤24V.
解析分析:(1)根据电功率公式P=UI的变形公式求出灯L1的额定电压,由欧姆定律求出灯泡电阻;由电功率公式求出灯泡L2的电阻,由串联电路特点、欧姆定律求出电源电压.
(2)根据电功率变形公式求出电路电流,应用串联电路特点、欧姆定律、电功率公式分析答题.
点评:本题考查了求电源电压、电压范围问题,难度较大,根据题意应用电功率公式的变形公式、串联电路特点、欧姆定律即可正确解题.
将-个额定功率为2W的灯L1与定值电阻R及电流表串联后接在电压为U的电路两端 灯L1恰能正常发光 电流表的示数为0.2A.现用额定功率为5W的灯L2替换灯L1 且灯L