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教科版九年级全拔高学习12?电路安全问题
1.串联电路安全问题的分析方法方法指导电路图限制条件电流表A量程,电压表V量程,R滑的规格,定值电阻R、灯泡L的规格
续表A范围、V范围、R滑接入电路的范围(1)①A最大量程②I额(图乙)③R滑允许通过的最大电流④V最大量程对应的电流(图甲)此时R滑接入电路阻值最小取最小值为电路的最大电流Imax图甲中V示数最大图乙中V示数最小
A范围、V范围、R滑接入电路的范围(2)图甲:续表R滑接入电路的最大电阻为规格所示阻值电路电流最小,即A示数最小V示数最小
A范围、V范围、R滑接入电路的范围(2)图乙:续表R滑接入电路的最大电阻为规格所示阻值取最小值为R滑能接入电路的最大电阻R滑maxV示数最大电路电流最小,即A示数最小?
续表电路总功率(1)电路电流最大时,Pmax=UImax(2)电路电流最小时,Pmin=UImin滑动变阻器消耗的功率
2.并联电路安全问题的分析方法(电路如图所示)(1)滑动变阻器接入电路电阻越小→该支路电流越大→电路总电流越大(2)滑动变阻器取值范围最大值→滑动变阻器规格(电路电流最小)最小值→根据电流表量程和I额判断,电流最大时滑动变阻器接入电路的电阻
[2023·长沙一模]如图甲所示电路中,电源电压可调。定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2标有“60Ω1A”字样,灯泡标有“9V4.5W”字样,设灯泡阻值不变。电流表可选用“0~0.6A”或“0~3A”量程,电压表可选用“0~3V”或“0~15V”量程。例典例讲解
(1)求灯泡正常发光时的电阻。?
(2)闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片在中点时,灯泡正常发光,求此时的电源电压。?
【思路引导】?
(3)调节电源电压,电压表只用“0~15V”量程。闭合开关S和S1,调节滑动变阻器滑片的过程中,在电路安全的前提下,电流表示数的最值分别如图乙、丙所示(两次读数时电流表可能更换了量程)。求电源电压的可能值以及电路总功率的最小值。
解:闭合开关S和S1时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。根据题意可知,图乙电流表示数可能为1.5A、0.3A,图丙电流表示数可能为1A、0.2A。由于滑动变阻器允许通过的最大电流是1A,所以电流表示数的最大值是1A,最小值是0.3A,或最大值是0.3A,最小值是0.2A。
分类讨论:①当最大值为1A,最小值为0.3A:电流最小为0.3A时,滑片不能调到最右端,因为若滑片在最右端则滑动变阻器两端的电压U滑=I小R2=0.3A×60Ω=18V,会超过电压表的最大量程,故滑动变阻器两端最大电压U滑大=15V,此时电源电压U总=I小R1+U滑大=0.3A×10Ω+15V=18V,电路总功率的最小值P小=U总I小=18V×0.3A=5.4W。
②最大值为0.3A,最小值为0.2A:电流最小为0.2A时,滑片调到最右端,电压表不会超过最大量程,此时滑动变阻器两端的电压U滑=I小R2=0.2A×60Ω=12V,电源电压U总=I小R1+U滑=0.2A×10Ω+12V=14V,但该情况下的最大电流0.3A小于电路安全前提下电路中电流的最大值,即0.6A,故舍去。所以电源电压的可能值为18V,电路总功率的最小值为5.4W。
【思路引导】(3)待求量:电源电压的可能值、电路总功率的最小值已知量:电路连接方式、电表量程、电流表指针位置,闭合开关S和S1的等效电路如图2所示
【思路引导】正向推导:电流表指针位置→可能的电流值→根据限制条件判断合理的电流值→分类讨论逆向推导求解:P小=U总I小→U总=UR1+U滑=I小R1+U滑→I最小、U滑最大→电压表量程
1.如图所示的电路中,电源电压和小灯泡L的阻值均保持不变,小灯泡L标有“4V1.6W”字样,R1=20Ω,滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。方法针对练
(1)只闭合开关S2时,电压表的示数为2V,则R1消耗的电功率是多少??
?
(2)电源电压是多少?解:由(1)得,电源电压U=I1(RL+R1)=0.2A×(10Ω+20Ω)=6V。
(3)在不损坏各电路元件的情况下,若闭合所有开关,滑动变阻器R2
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