题目内容

电路如图所示,电源电动势E=15V,内阻r=10Ω,定值电阻R=90Ω为可变电阻,在的阻值由零增大到400Ω的过程中,求:

(1)可变电阻上消耗的电功率最大的条件和最大功率;

(2)定值电阻R和电源内阻r上消耗功率之和的最小值;

(3)定值电阻R上消耗最大功率的条件及最大值.

答案:略
解析:

正确解答:(1)把定值电阻R和电源作为一个等效电源,其电动势仍然为E=15V,内阻则变为,即等效电源的内阻.则可变电阻上消耗的电功率P

故当时,上消耗的功率有最大值,最大值为

(2)R和电源内阻r的阻值都是固定的,所以这两部分电阻上消耗总功率的大小决定于通过它们电流的大小,电流越大,它们消耗的功率也越大;电流越小,它们消耗的功率也越小.

取最大值400Ω时,电路中的电流有最小值,且

这时Rr消耗的功率之和有最小值,最小值为

(3)时,电流有最大值,此时R上消耗的功率有最大值,最大值为

思路点拨:可变电阻的功率随着电阻的变化发生变化,采用等效的方法可求出功率的最大值.对固定电阻而言,其上的电压越大,功率也越大.

小结点评:该题的解答采用了等效电源法,即将含有电源的某一部分电路等效为一个新的电源,这个等效电源的电动势等于其接入电路两端开路时的电压,等效电源的内电阻等于这部分电路的电阻与实际电源内阻的总电阻.


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