Question

【題目】同學(xué)們在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)用兩節(jié)干電池對外提供電壓達(dá)不到3V，經(jīng)過上網(wǎng)查找資料發(fā)現(xiàn)實(shí)際的電源是有內(nèi)阻的，相當(dāng)于一個(gè)電壓為U的理想電源和電阻r串聯(lián)，其等效電路如圖甲所示；在如圖乙所示的電路中，電源電壓恒定，定值電阻R1＝20Ω，只閉合開關(guān)S時(shí)，電流表示數(shù)為0.5A；當(dāng)開關(guān)S和S1同時(shí)閉合時(shí)，電流表示數(shù)為0.75A；燈泡標(biāo)有“12V，4.8W”字樣，計(jì)算中要考慮電源內(nèi)阻，不考慮溫度對燈絲電阻的影響。試求：

⑴燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；

⑵電源輸出功率是指電源外部電路消耗的功率，當(dāng)開關(guān)S和S1同時(shí)閉合時(shí)，電源的輸出功率；

⑶電源的內(nèi)阻r和電源電壓U。

Answer 1

【答案】（1）30Ω； （2）6.75W； （3）r=4Ω； U=12V

【解析】

（1）根據(jù)P得燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：RL30Ω；（2）L與R1并聯(lián)后的電阻為R并Ω，當(dāng)開關(guān)S和S1同時(shí)閉合時(shí),電源的輸出功率:P，由電路圖可知：只閉合開關(guān)S時(shí)，電阻R1與電源的阻值r1串聯(lián)，電流表測電路中的電流，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，則此時(shí)電路的總電阻為RrR1；由I可得電源電壓：UI1RI1（rR1）0.5A（r20Ω），當(dāng)開關(guān)S和S1同時(shí)閉合時(shí)，L與R1并聯(lián)后與電源內(nèi)阻r串聯(lián)，電流表測干路電流，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，則此時(shí)電路的總電阻為R′rR并；由I可得電源電壓：UI2R′I2（rR并）0.75A（r12Ω），即0.5A（r20Ω）0.75A（r12Ω），解得：r4Ω，U12V.