如图1所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电.改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化...
问题详情:
如图1所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电.改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化.
(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图,并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义.
(2)a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率;
b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件.
(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律*:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和.
【回答】
(1)U–I图象如图所示:
图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流
(2)a如图所示:
b.
(3)见解析
【解析】
(1)U–I图像如图所示,
其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流
(2)a.如图所示
b.电源输出的电功率:
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为
(3)电动势定义式:
根据能量守恒定律,在图1所示电路中,非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热,即
本题*是:(1)U–I图像如图所示,
其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流
(2)a.如图所示
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为
(3)
点睛:运用数学知识结合电路求出回路中最大输出功率的表达式,并求出当R=r时,输出功率最大.
知识点:闭合电路的欧姆定律
题型:解答题
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