操作方法
复习回顾: 看简单模型:如图1所示,电源电动势为E,内阻为r,外电阻为R,则当外电阻发生变化时,电源的输出功率随之发生变化。
定量推导 : 设电源的电动势和内电阻分别为E、r,外电路的电阻为R,通过电路的电流强度为I,根据闭合电路的欧姆定律
电源的输出功率p=UI,即
对于给定的电源,一般它的电动势和内电阻是不变的,所以从上述表达式中不难看出:电源的输出功率P出是随着外电路的电阻R而变化的。若用图像表示P与R关系,从P—R图像可进一步看出电源输出功率随外电阻变化的规律:
从图象P—R图像可进一步看出电源输出功率随外电阻变化的规律: (1)当外电路电阻R小于电源内电阻r时,电源输出功率随着外电路电阻的增大而增大。 (2)当外电路电阻R大于电源内电阻r时,电源输出功率随着外电路电阻的增大而减小。 (3)当外电路电阻R等于电源内电阻r时,电源输出功率最大。其最大输出功率
例题:电源的电动势E=6v,内电阻r=3Ω,R1=1Ω,R2为变阻器,如图3所示。
(1)要使电源输出功率最大,R2应为多大? 分析与解答:
(2)要使变阻器R2消耗的功率最大,R2应为多大? 分析与解答:
(3)要使R1消耗的功率最大,R2应为多大? 分析与解答:
巩固练习:如下图所示,若电源的电动势为10伏特,内电阻为2.5Ω。当R1=10Ω时。求: (1)要使电源输出功率最大,变阻器R2应多大?这时电源输出功率是多少? (2)要使变阻器R2消耗的功率最大,R2应为多大? (3)要使R1消耗的电功率最大,变阻器R2应多大?这时R1消耗的电功率是多少?
参考答案如下: