如图所示电路中,电源电压不变,灯的电阻不随温度变化,当开关S1、S2都闭合时,灯L正常发光,此时,R1>R
如图所示电路中,电源电压不变,灯的电阻不随温度变化,当开关S1、S2都闭合时,灯L正常发光,此时,R1>R2,R1消耗的功率为36瓦.当开关S1、S2都断开时,保持R1的...
如图所示电路中,电源电压不变,灯的电阻不随温度变化,当开关S1、S2都闭合时,灯L正常发光,此时,R1>R2,R1消耗的功率为36瓦.当开关S1、S2都断开时,保持R1的电阻不变,灯L的功率为其额定功率的1/4,R2消耗的功率为2瓦.已知R1的最大电阻为R2的10倍.求:(1)灯L的额定功率.(2)当开关S1、S2都断开时,R1的最大功率.
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(1)当开关都闭合时,三者是并联关系,设电源电压为U(即电灯的额定电压为U),电灯的额定电流为I,则有
=36W…①
当开关都断开时,三者是串联关系,由于此时灯泡是额定功率的1/4,所以电流是额定电流的一半,电压是额定电压的一半,电阻R1、R2两端的电压之和为
,所以有关系式
=
(R1+R2)…②
且此时R2的功率为2W,有关系式(
)2R2=2W…③
由①②③联立解方程组,消掉U和I,则可以得到
(2R1-R2)(R1-2R2)=0.
因为题目给定条件R1>R2,所以有R1=2R2.
根据开关都断开可得,R1、R2两端电压之和为
,电阻比为2:1,所以电压比也为2:1,即R2两端电压为
.因为流过的电流为
I,所以根据功率为2W,有
×
I=2W,解得U×I=24W,故灯泡的额定功率为24W.
(2)因为开关都断开时,灯泡的实际功率为
×24W=6W,R2消耗的功率为2W,所以由P=I2R可得,RL:R2=3:1,那么
R1的功率P1=(
)2R1=(
)2=
=
当4R2=R1时,R1的功率最大,因此R1的最大功率为P1=
U2 |
R1 |
当开关都断开时,三者是串联关系,由于此时灯泡是额定功率的1/4,所以电流是额定电流的一半,电压是额定电压的一半,电阻R1、R2两端的电压之和为
U |
2 |
U |
2 |
I |
2 |
且此时R2的功率为2W,有关系式(
I |
2 |
由①②③联立解方程组,消掉U和I,则可以得到
(2R1-R2)(R1-2R2)=0.
因为题目给定条件R1>R2,所以有R1=2R2.
根据开关都断开可得,R1、R2两端电压之和为
u |
2 |
U |
6 |
1 |
2 |
U |
6 |
1 |
2 |
(2)因为开关都断开时,灯泡的实际功率为
1 |
4 |
R1的功率P1=(
U |
RL+R1+R2 |
U |
4R2+R1 |
U2 | ||
|
U2 | ||
|
当4R2=R1时,R1的功率最大,因此R1的最大功率为P1=