在閉合電路歐姆定律有關(guān)的問題中,有一類是要求計算電源的最大輸出功率,或者計算電路中滑動變阻器最大消耗功率,或者計算電路中定值電阻最大消耗功率,下面以具體例題具體說明計算方法。
例題:
如下圖所示,E=6V,r=2Ω,R1=2Ω,滑動變阻器R2最大阻值為10Ω。
(1)求電源最大輸出功率?
分析:設(shè)路端總電阻為R,電源輸出功率為P出。電源輸出功率推導(dǎo)如下圖
由推導(dǎo)過程可知,當(dāng)外電阻的阻值R=r時,電源有最大輸出功率,此時的最大功率為E2/4r。
所以在此題中,當(dāng)變阻器的阻值為0Ω時,此時外電阻阻值等于電源內(nèi)阻,電源有最大輸出功率。
電源輸出功率隨外電阻變化的圖線,當(dāng)R=r時電源輸出功率最大
(2)求R1消耗的最大功率?
分析:R1為定值電阻,消耗的功率p=I2R1,當(dāng)I最大是,功率最大,即當(dāng)滑動變阻器阻值為零時,R1有最大消耗功率。
(3)求滑動變阻器R2消耗的最大功率?
分析:可以利用等效電源法,將R1當(dāng)成電源內(nèi)阻,這樣求R2消耗的最大功率,就等于求等效后的電源最大輸入功率,什么時候電源輸出功率最大?當(dāng)?shù)刃Ш蟮碾娫磧?nèi)阻等于外阻時,有最大輸出功率。
等效后的電源內(nèi)阻為6Ω,所以當(dāng)滑動變阻器阻值為6Ω時,滑動變阻器R2有最大消耗功率。