题目内容

如图所示电路中,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,电阻R1=9Ω,R2=5Ω,R3是一只滑动变阻器,其阻值变化范围为0~20Ω.求:
(1)电流表的示数为0.4A时,R3的阻值为多大?
(2)当R3为多大时电源的总功率最大?最大功率是多少?
分析:首先明确电阻R 2和R3并联,再由R1串联,利用闭合电路的欧姆定律即可求解;利用P=IE分析即可求解电源最大功率.
解答:解:(1)由电路图得:U=I2R2=0.4×5V=2V
据闭合电路欧姆定律得:E=U+I(R1+r) 
所以  I=
12V-2V
1Ω+9Ω
=1A
据分流规律得:IR3=I-IR2=1A-0.4A=0.6A  
所以 R3=
U
IR3
=
2V
0.6A
=3.3Ω
(2)据P=IE得,要使P最大,必需使I最大,由闭合电路的欧姆定律得R最小,所以R3的阻值为零时,其功率最大.
由闭合电路的欧姆定律得:I′=
E
R1+r
=
12
9+1
=1.2A

所以Pmax=I'E=1.2A×12V=14.4W
答:(1)电流表的示数为0.4A时,R3的阻值为3.3Ω.(2)当R3为0时电源的总功率最大为14.4W.
点评:灵活应用闭合电路的欧姆定律是解题关键,会据功率的表达式分析最值问题;灵活应用串并联电路的特点.
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