Question

【题目】如图所示，电源电动势E＝3V，内阻r＝3Ω，定值电阻R1＝1Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω.

（1）当滑动变阻器的阻值R2为多大时，电阻R1消耗的功率最大？电阻R1消耗的最大功率是多少？

（2）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？滑动变阻器消耗的最大功率是多少？

（3）当滑动变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？电源输出的最大功率是多少？

（4）三种情况下，电源的效率分别为多大？

Answer 1

【答案】（1）0　0.56 W；（2）4 Ω　0.56 W；（3）2 Ω　0.75 W ；（4）25%　62.5%　50%

【解析】

(1)R1为定值电阻，当R2＝0时，流经R1的电流最大，电阻R1消耗的功率最大

此时

电阻R1消耗的最大功率为：

(2)电源与定值电阻R1可看作一个电动势为E＝3V，内阻为r′＝r＋R1＝4Ω的电源，由分析可知，当滑动变阻器阻值R2＝r′＝4Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，此时

(3)同理，由前面分析可知，当R外＝r时，即R2′＝2Ω时，电源输出的功率最大，此时

.

(4)电阻R1消耗功率最大时，电源的效率：

滑动变阻器消耗的功率最大时，电源的效率：

当电源输出功率最大时，电源的效率：