点分析电路:电源的总功率为P=EI,输出功率为P1=UI(电路为纯电阻电路时,还可以写成P1=I2R)电源内部的损耗功率为P′=I2r,电源的效率为η=UE,对纯电阻电路而言,内外电阻相等时,电源的输出功率最大,此时电源的效率为50。【例题精析】
f例1如右图106所示,闭合电键S并调节滑动变阻器滑片P的位置,使A、B、C三
灯亮度相同,若继续将P向下移动,则三灯亮度变化情况为()
A.A灯变亮
B.B灯变亮
C.A灯最亮
D.C灯最亮
解析:当滑片向下移动时,根据外电阻的变化,由I=ε(Rr),
确定各部分电流,电压变化,进一步判定各灯消耗的功率情况。具体思路是:
当滑片向下移动时
R↓→R总↓→I↑→UB↓→IB↓→IC↑
↓
↓
↓
PA↑PB↓
PC↑
由于P=I2R,三灯的功率相同时,IA>IC,可得RC>RA,当滑片向下移动后,△IC=△
IA+△IB>△IA。因此PC>PA,故选A、D。
思考拓宽:由电键的开合或变阻器电阻的变化而引起电灯泡亮度
的变化或电表读数的变化是典型的“局部电路的变化”→“整个电路
中各部分电流、电压的变化”问题。此类问题应明确各用电器或电表
所对应的电流、电压的基础上,按局部(R的变化)→全局(I总U端的变化)→局部(U分I分的变化)逻辑思维进行分析推论。
例2如图107所示,电源的电动势为E,内阻r2Ω,定值电阻R1=05Ω,求:(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?(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?(3)当变阻器的阻值为多大时,电源的输出功率最大?
解析:电阻R1消耗的功率P1=I12R1,仅由I1决定。变阻器消耗的功率最大,可以将R1视作电源的内阻,即R2=R1+r时,变阻器有最大功率。电源的最大输出功率与上面分析类似。
(1)定值电阻R1消耗的电功率P1=I12R1=E2R1(R1+R2+r)2,可见当变阻器R2=0时,R1的消耗功率最大。
(2)将电阻R1等效到电源内部,则当变阻器阻值R2=R1+r=05Ω+2Ω=25Ω时,变阻器消耗功率最大。
(3)将R1+R2=r即R2rR1(205)Ω15Ω时电源有最大输出功率。思考拓宽:本题在分析第二问时,是将电阻R1“等效”到电源内部再进行处理的,这种电路的等效变换在电路的分析中运用得非常广泛。例如:在图108中,当电阻RR0r(R0r)时,滑动变阻器消耗的功率最大,也是把R0看成了电源,但是,这里一定要注意,在研究可变电阻的功率时,可以把固定电阻看成电源,但研究固定电阻的功率时,绝对不可
以把固定电阻看成电源。
同学们可r