问题
问答题
在如图所示电路中,电源电动势为ε=6V,内阻不计,小灯L上标有“6V,0.3A”字样,滑动变阻器R1的阻值范围是0-20Ω,电阻R2上标有“15Ω,4A”字样,电流表的量程为0-0.6A.甲、乙两同学在讨论滑动变阻器功率的取值范围时,甲同学认为:由于电流表允许通过的最大电流为0.6A,所以通过R1的最大电流为
I1m=IAm-IL=0.6A-0.3A=0.3A,
这时滑动变阻器R1两端的电压为
U1m=ε-I1m R2=6V-0.3×15V=1.5V
因此,滑动变阻器的最大功率为P1m=I1m U1m=0.3×1.5W=0.45W.
乙同学不同意甲同学的看法,他认为滑动变阻器的功率决定于通过它的电流和它两端电压的乘积,即P1=I1 U1,电流最大时功率未必最大,只有电流、电压的乘积最大时,功率才最大,如图所示.
你认为甲、乙两位同学中,哪位同学的看法正确,如果你认为甲同学正确,请简述他正确的理由;如果你认为乙同学正确,请求出滑动变阻器R1的最大功率P1m.
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答案
甲同学的看法错,乙同学的看法正确.
当通过R1的电流为I1时,
两端的电压为 U1=E-I1 R2
这时 P1=I1 U1=I1(ε-I1 R2)=-I12 R2+EI1=-R2 (I1-
)2+E 2R2 E2 4 R 22
当I1=
=E 2R2
A=0.2A时6 2×15
R1的功率最大,P1m=
=E2 4 R 22
W=0.6W62 4×15