问题详情:
实际的电源是有内阻的,相当于一个电压为U的理想电源和电阻r串联,其等效电路如图*所示;图乙中,电源电压为U=4V,定值电阻R1=24Ω,只闭合开关S时,电流表示数为0.16A;当开关S和S1同时闭合时,电流表示数为0.4A.不考虑温度对灯丝电阻的影响,试求:
(1)电源的内阻r;
(2)灯泡L的阻值;
(3)电源在使用过程中,电源自身的内阻会逐渐增大,试说明:随着电源使用时间的增长,灯泡的亮度会越来越暗.
【回答】
【考点】欧姆定律的应用;电功率的计算.
【分析】(1)只闭合开关S时,R1与电源的阻值r1串联,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出电源的内阻;
(2)当开关S和S1同时闭合时,L与R1并联后与电源内阻r串联,电流表测干路电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利于电阻的串联求出并联部分的电阻,利于电阻的并联求出灯泡的电阻;
(3)电源在使用过程中,电源自身的内阻会逐渐增大,根据串联电路的分压特点可知并联部分分得的电压变化,根据P=可知灯泡实际功率的变化,据此进行解答.
【解答】解:(1)只闭合开关S时,R1与电源的阻值r1串联,电流表测电路中的电流,
由I=可得,电路中的总电阻:
R===25Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的内阻:
r=R﹣R1=25Ω﹣24Ω=1Ω;
(2)当开关S和S1同时闭合时,L与R1并联后与电源内阻r串联,电流表测干路电流,
电路中的总电阻:
R′===10Ω,
并联部分的电阻:
R并=R′﹣R1=10Ω﹣1Ω=9Ω,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以, =+,即=+,
解得:RL=14.4Ω;
(3)电源在使用过程中,电源自身的内阻会逐渐增大,则电源因为内阻而消耗的电压增大;
根据串联电路的分压特点可知,电压R1和灯泡L并联部分分得的电压变小,
根据P=可知,灯泡的实际功率变小,
所以,随着电源使用时间的增长,灯泡的亮度会越来越暗.
答:(1)电源的内阻为1Ω;
(2)灯泡L的阻值位14.4Ω;
(3)说明如上所示.
知识点:电功率
题型:计算题