Question

【題目】為描述“220V 100W”白熾燈的伏安特性曲線，提供的器材有：白熾燈，調壓變壓器，22V交流電源，交流電壓表（量程300V、內阻300kΩ），交流電流表（量程0.6A、內阻0.15Ω），開關，導線若干。

（1）如圖（a）所示是調壓變壓器的構造圖，在圓環(huán)形的鐵芯上只繞一個線圈。如果將220V交流電接在變壓器的AB端，測量電路接在BP端。該變壓器用作_______變壓器（選填“升壓”或“降壓”）。

（2）為使在額定電壓下測得的實驗數(shù)據(jù)的誤差盡量小，請在圖（b）中完成該測量原理電路圖的連線。在電路接通之前，應將調壓變壓器的滑動觸頭P移動至_______端(選“A”或“B”)，并且將滑動變阻器的滑片移動至____端（選填“a”或“b”）附近。

(3)根據(jù)測量結果描繪出“220V 100W”白熾燈的伏安特性曲線如圖（c）所示。若將兩個“220V 100W”的燈泡串聯(lián)后接入如圖（d）所示的交流電路中，已知R1=1kΩ，R2=10kΩ，n1=200匝，n2=400匝，則通過白熾燈的電流為_________A，電阻R1消耗的功率為________W。（結果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】 降壓 A 端 b端 0.24（0.22～0.26均可） 68（64～70均可）

【解析】（1）由圖可知，輸入端將全部線圈均接入，而輸出端只接入了一部分線圈，則可知，輸出電壓一定小于輸入電壓，故為降壓變壓器；
（2）變壓器視為電源，由于電源電壓最大為220V，通過變壓器可以將電壓調整為零，故本實驗不需要采用分壓接法，應采用限流接法；同時燈泡電阻，則有：，故該電阻應視為大電阻，采用電流表內接法，故電路圖如圖所示；為了讓電路中電流最小，開始時應將滑片調至接入電阻最大的位置，故滑片滑到b端；
（3）根據(jù)變壓器原理可知，輸出電壓；設燈泡電壓為U，電流為I，則根據(jù)歐姆定律可得：，代入數(shù)據(jù)并變形解得：U=200-454I；在燈泡的伏安特性曲線圖中作出對應的圖象，如圖所示，則兩圖的交點為燈泡的工作點，由圖可知，電流I=0.24A；電壓U=90V；R1兩端的電壓U'=440-2U=440-180=260V；故消耗的電功率