Question

在圖1所示電路中，R₁=20歐，滑動(dòng)變阻器R₂標(biāo)有“50歐，2安”字樣，閉合電鍵S，移動(dòng)變阻器滑片P至中點(diǎn)，電流表示數(shù)如圖2所示，
（1）求此時(shí)電壓表示數(shù)，請(qǐng)?jiān)陔妷罕碇袠?biāo)出量程及大�。�
（2）求移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片的過程中，電路的最大總功率．
（3）在電壓表、電流表的量程均不改變的情況下，用新的電源去替換原來的電源，要求，在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片的過程中，兩電表分別能達(dá)到某量程的滿刻度，且電路正常工作．
求滿足上述要求替換電源的電壓（求電源電壓范圍）．

Answer 1

解：（1）由圖2所示電流表可知，其量程是0～0.6A，
分度值是0.02A，電流表示數(shù)I=0.32A，
滑片在中點(diǎn)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R₂===25Ω，
∵I=，
∴電壓表示數(shù)U₂=IR₂=0.32A×25Ω=8V；
∵I=，
∴電源電壓U=I（R₁+R₂）=0.32A×（20Ω+25Ω）=14.4V，
電壓表示數(shù)為8V，電表應(yīng)選0～15V量程，電壓表量程及示數(shù)如圖所示．
（2）電路最大電流等于電流表量程0.6A，
電路最大總功率P_總=UI_最大=14.4V×0.6A=8.64W；
（3）當(dāng)電流表滿偏時(shí)電路電流I=0.6A，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零時(shí)
電源電壓U=IR₁=0.6A×20Ω=12V＜15V，電壓表不能達(dá)到滿偏，不符合要求；
當(dāng)電壓表滿偏滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)，電阻R₂兩端電壓U₂=15V，
此時(shí)電路電流I===0.3A，
此時(shí)對(duì)于的電源電壓U=U₁+U₂=IR₁+U₂=0.3A×20Ω+15V=21V，
電流表與電壓表都可以達(dá)到滿偏，此時(shí)電源電壓最�。�
當(dāng)電流表與電壓表都達(dá)到滿偏時(shí)，電源電壓最大，
此時(shí)電路電流I=0.6A，電壓表示數(shù)U₂=15V，
此時(shí)電源電壓U=U₁+U₂=0.6A×20Ω+15V=27V，
則滿足要求的電源電壓范圍是21V≤U≤27V．
答：（1）電壓表示數(shù)為8V，電壓表中量程及大小如圖所示．
（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片的過程中，電路的最大總功率為8.64W．
（3）滿足要求的電源的電壓范圍是21V≤U≤27V．
分析：由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電流表測(cè)電路電流，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓；
（1）由圖示電流表確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數(shù)；滑片在中點(diǎn)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大阻值的一半，已知電路電流，由歐姆定律可以求出電壓表示數(shù)．由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出電源電壓，然后確定電壓表量程，作出電壓表指針位置．
（2）電源電壓一定，由P=UI可知，電路電流越大，電路總功率越大，電流表量程為0～0.6A，電路最大電流為0.6A，由P=UI可以求出電路最大總功率．
（3）滑動(dòng)變阻器接入電路阻值為零，電流表示數(shù)最大時(shí)，電源電壓最小，由歐姆定律求出電源電壓；
當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路是電壓表滿偏時(shí)電壓源的最小電壓；
求出電流表示數(shù)最大，電壓表示數(shù)最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的電源電壓，然后求出電源電壓范圍．
點(diǎn)評(píng)：分析清楚電路結(jié)構(gòu)、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律、電功率公式即可正確解題；最后一小題是本題的難點(diǎn)，解題時(shí)要注意題目要求．