如图所示的电路中,电源电压U=10V保持不变,电阻R0=4Ω,已知虚线框中有两个电阻R1、R2和一个开关,当这
如图所示的电路中,电源电压U=10V保持不变,电阻R0=4Ω,已知虚线框中有两个电阻R1、R2和一个开关,当这一开关断开或闭合后,虽然电路结构发生了变化,但虚线框内这部分...
如图所示的电路中,电源电压U=10V保持不变,电阻R0=4Ω,已知虚线框中有两个电阻R1、R2和一个开关,当这一开关断开或闭合后,虽然电路结构发生了变化,但虚线框内这部分电路消耗的功率均为P=4W,试画出符合题意的可能电路,并求出电阻R1、R2的阻值.
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∵当这一开关断开或闭合后,虽然电路结构发生了变化,但虚线框内这部分电路消耗的功率均为P=4W,
∴开关断开或闭合后,虚线框内这部分电路中都有电流,
则两电阻串联时,开关要么控制整个电路,要么与其中的一个电阻并联,如下图1、2所示:
(1)图1所示:开关闭合时电路为R0与R1的串联电路,
根据欧姆定律可得,电路中的电流I=
,
虚线框内这部分电路消耗的功率P=(I)2R1=(
)2R1,
∵P=4W,∴(
)2R1=4W,解得:R1=16Ω或R1=1Ω;
开关断开时,R0、R1、R2串联,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴此时电路中的电流I′=
,
虚线框内这部分电路消耗的功率P′=(I′)2(R1+R2)=(
)2(R1+R2)
∵P′=4W,
∴当R1=16Ω时,(
)2(16Ω+R2)=4W,解得:R2=15Ω或R2=0(舍去);
∴当R1=1Ω时,(
)2(1Ω+R2)=4W,解得:R2=15Ω或R2=0(舍去);
同上分析可求图2中,R1=15Ω,R2=16Ω或R2=1Ω;
(2)两电阻并联时,开关要么位于干路,要么位于其中一个支路,如下图3所示:
图3开关断开时,R0与R1的串联电路,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得,电路中的电流I=
,
虚线框内这部分电路消耗的功率P=(I)2R1=(
)2R1,
∵P=4W,∴(
)2R1=4W,解得:R1=16Ω或R1=1Ω;
开关闭合时,R1、R2并联再与R0串联,
此时电路中总阻值R′=R0+
,
此时电路中的电流I′=
∴开关断开或闭合后,虚线框内这部分电路中都有电流,
则两电阻串联时,开关要么控制整个电路,要么与其中的一个电阻并联,如下图1、2所示:
(1)图1所示:开关闭合时电路为R0与R1的串联电路,
根据欧姆定律可得,电路中的电流I=
U |
R0+R1 |
虚线框内这部分电路消耗的功率P=(I)2R1=(
U |
R0+R1 |
∵P=4W,∴(
10V |
4Ω+R1 |
开关断开时,R0、R1、R2串联,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴此时电路中的电流I′=
U |
R0+R1+R2 |
虚线框内这部分电路消耗的功率P′=(I′)2(R1+R2)=(
U |
R0+R1+R2 |
∵P′=4W,
∴当R1=16Ω时,(
10V |
4Ω+16Ω+R2 |
∴当R1=1Ω时,(
10V |
4Ω+1Ω+R2 |
同上分析可求图2中,R1=15Ω,R2=16Ω或R2=1Ω;
(2)两电阻并联时,开关要么位于干路,要么位于其中一个支路,如下图3所示:
图3开关断开时,R0与R1的串联电路,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得,电路中的电流I=
U |
R0+R1 |
虚线框内这部分电路消耗的功率P=(I)2R1=(
U |
R0+R1 |
∵P=4W,∴(
10V |
4Ω+R1 |
开关闭合时,R1、R2并联再与R0串联,
此时电路中总阻值R′=R0+
R1R2 |
R1+R2 |
此时电路中的电流I′=
U | |
R0+
|