一个定值电阻和滑动变阻器串联,为什么当滑动变阻器与定值电阻阻值相同时,滑动变阻器功率最大?

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/27 21:12:44
一个定值电阻和滑动变阻器串联,为什么当滑动变阻器与定值电阻阻值相同时,滑动变阻器功率最大?

一个定值电阻和滑动变阻器串联,为什么当滑动变阻器与定值电阻阻值相同时,滑动变阻器功率最大?
一个定值电阻和滑动变阻器串联,为什么当滑动变阻器与定值电阻阻值相同时,滑动变阻器功率最大?

一个定值电阻和滑动变阻器串联,为什么当滑动变阻器与定值电阻阻值相同时,滑动变阻器功率最大?

你所说的这个“结论”,应是如下图那样的情况才对.

  在上图电路的情况中,电源电压U不变,当 R 的阻值等于 r 时,变阻器R消耗功率最大.

证:电路中的电流是 

I=U /(R+r)

变阻器消耗的功率是 P=I^2 * R

即 P=[ U /(R+r)]^2 * R

=U^2 * R / ( R+r )^2

=U^2 * R / ( R^2+2R r +r^2 )

=U^2 * R / [ ( R^2-2R r +r^2 )+4R r ]

=U^2 / [ ( 1 / R ) * ( R-r )^2+4 r ]

讨论:在 R≠0 且 R不是无穷大(断路)的情况下,R是一个有限的阻值,那么只有当 R=r 时,上式的分母有最小值 (4 r),即此时变阻器消耗的功率才有最大值,最大功率是

Pm=U^2 /(4 r)

P
=I^2*R
=[U/(R+r)]^2*R
=U^2/[(R+r)^2/R]
=U^2/{[(R-r)^2+4Rr]/R}
=U^2/[(R-r)^2/R+4r]
从上式可知,当R=r时,功率P最大,最大值为P=U^2/(4r)

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