分压电阻的耗电分析

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1、分压电阻的耗电分析分压电阻的耗电分析在利用串联电阻进行分压时，还必须考虑它自身耗电的功率，如果自身消耗的功率太大，则用串联分压的方法是不可行的，本文以2007年全国初中应用物理知识竞赛复赛第一题为例进行讨论。　　复赛第一题、表中提供的是明湖中学使用的一台教学投影仪的有关数据，请根据其中的数据，通过计算回答：　　1．这台投影仪的耗电总功率是多大?　　2．如果投影仪的光源采用串联电阻降压的话，所用电阻的阻值应该多大?该电阻消耗的功率为多大?　　3．这台投影仪的光源采用串联电阻降压的方法可行吗?为什么?　　4．如果上述方法不可行，请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。(

2、要求定性说明即可)　　解析：(1)根据表中数据，投影仪的耗电总功率P总包括鼓风机耗电功率P鼓和光源耗电功率P光两部分。　　P总＝P鼓P光=U鼓I鼓U鼓I鼓＝220×0.124×10＝262(W)　　这是耗电总功率的最小值，因为还没有考虑光源的分压电路耗电功率。电源工作电压：220V电源频率：50Hz光源电压：24V光源电流：10.0A鼓风机电压：220V鼓风机电流：0.1A　　　　(2)根据题意，画出如图1所示的投影仪电路图，要使光源灯泡正常工作，分压电阻R必须承担UR=U－UL－220－24＝196V的电压；而此时线路中的电流为灯泡的工作电流I=IL=10.0A，

3、因此分压电阻耗电功率PR-IUR=10×196-1960(W)。　　(3)PR=1960w，P总=262W，分压电阻自身耗电太大，产生太多的热量，容易烧坏电路。　　为了降低分压电阻耗电功率，又不影响投影仪的使用效果，还要注意使用安全；可以在保证光源的功率P总=U总I总=24×10-240(W)不变的前提下，适当提高它的电压至UL=36v(安全电压)，这样就能使分压电阻的电压降至UR=220－36=184(V)，电流降至I=LL=240／36－20／3A，则分压电阻的耗电功率降为PR=184×20／3＝1226.7(w)，但仍比投影仪的耗电总功率262w大得多。　　如

4、果改用滑动变阻器分压，如图2所示，因为分压电阻总要承担196V的电压，并且由于该电路是光源灯泡与滑动变阻器的一部分RaP并联后再与分压电阻RPb串联，所以通过分压电阻R一的电流比IL=10A还要大，这样仅RPb的功率就要大于10×196=1960W，还有RaP消耗的功率，因此这种用滑动变阻器的分压法，反而会使分压电阻消耗的功率更大；　　要减小分压电阻的耗电功率P=UI，就必须降低它两端的电压或减小通过它的电流，正如以上分析，因受“不能影响投影仪的使用效果(光源灯泡的功率不变)和使用安全(灯泡电压低于安全电压)”条件的限制，所以分压电阻的耗电功率不能降下来。　　要保持

5、灯泡的功率不变，又想降低电流的话，只能用提高灯泡工作电压的方法了，那就需要更换高电压的灯泡，然后配合串联分压，所以这台投影仪用串联电阻分压的方法，是不可行的。　　综上所述，大功率低电压的灯泡，它的优点是工作电压低，安全，缺点是工作电流大，对这样的灯不宜采用串联分压的方法降压。　　(4)仔细分析原题中的问法：“3，这台投影仪的光源采用上述串联电阻降压的方法可行吗?为什么?”答案是不可行，也就说“串联电阻降压的方法”是不可行的，那么就只能想另外的分压方法了，而能够降压的方法，除了串联电阻分压外只能采用变压器了，变压器只能用于对交流电进行降压，对于本题中的电源又恰好是交流

6、电，表格中还明确标明了它的频率，而且第四问中只要求定性地说明，可以看出出题者的意图就是让我们向运用变压器这方面考虑，其实真正的投影仪的光源都是变压器降压的。　　分析分压电阻耗电功率过大的原因：根据串联电路的特点，分压电阻的电流与光源灯泡的电流是相等的IR=ILL，而P=UI，所以只要分压电阻承担的电压比光源灯泡的电压大UR>UL，则分压电阻的耗电功率就要比光源灯泡的耗电功率大，因此大功率低电压的用电器是不能用串联分压的方法降压的，因为从分压电阻上通过的电流至少和灯泡的相等(若用图2滑动变阻器的分压方法，分压电阻的电流比灯泡的电流还要大)，这样当分压电阻需要分担电压大

7、于灯泡电压时，必然使分压电阻的功率大于灯泡的功率，虽然起到了分压作用，但浪费了更多的电能，并且产生太多的热量容易烧坏电路。　　　　　　如果在保持灯泡的功率还是那么大而又想降低电流的话，只能用提高灯泡工作电压的方法了，那就需要更换高电压的灯泡，然后配合串联分压，这样分压电阻的电压、电流就都降了下来，耗电功率也就减小了，所以，串联电阻分压的方法，仅适用于电压相对较高电流较低的用电器，对大功率的低压用电器不能用串联分压的方法降压。　　通过本例告诉我们，在使用串联电阻进行分压时，还必须考虑电阻自身的耗电功率，如果当它分担的电压与用电器的电压相差不大，或比用电器的电压还要