题目内容

如图所示,均匀圆环电阻R0=8欧,电压恒定为6伏,定值电阻R=1欧.导电滑臂OA的电阻不计,可以在圆环上无摩擦地滑动.圆环可以产生的最大电功率为
9
9
瓦;电源可以产生的最小电功率为
12
12
瓦.
分析:由电路图可知,圆环中上部分圆弧电阻和下部分圆弧电阻并联,然后与R串联;
(1)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,根据P=I2R表示出圆环可以产生的电功率,借助于数学中的不等式关系得出最大功率;
(2)当圆环的电阻最大时,电源产生的电功率最小,先求出圆环的最大电阻,再根据电阻的串联和P=
U2
R
求出其最小电功率.
解答:解:(1)由电路图可知,圆环中上部分圆弧电阻R1和下部分圆弧电阻R2并联,然后与R串联;
电路中的电流:
I=
U
R+R

圆环可以产生的电功率:
P=I2R=(
U
R+R
2×R=
U2R
R2+R2+2RR

∵R2+R2≥2RR
∴P
U2R
2RR+2RR
=
U2
4R
=
(6V)2
4×1Ω
=9W,
即当R=R=1Ω时,圆环可以产生的最大电功率为9W;
(2)当圆环的电阻最大时,电源产生的电功率最小,
R1和R2并联,且R1+R2=8Ω
要使R最大,必须保证R1,R2相差最小
即R1=R2=4Ω时,此时R=
R1R2
R1+R2
=
4Ω×4Ω
4Ω+4Ω
=2Ω,
电源可以产生的最小电功率:
Pmin=
U2
R+R
=
(6V)2
1Ω+2Ω
=12W.
故答案为:9;12.
点评:本题考查了欧姆定律电功率公式的灵活运用,关键是会判断电路的连接方式,难点是利用数学方法得出圆环产生的最大功率和并联电阻的最大值.
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