問題詳情:
如圖1所示,電路中R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,M為玩具電動機, 電動機線圈電阻 r1=0.5Ω,A、V1、V2均理想電錶。閉合開關 S1、斷開開關 S2,在將滑動 變阻器的滑動觸頭 P 從最右端滑到最左端的過程中,兩個電壓表的示數隨電流表示數變化的完整圖線如圖2所示。
(1)求電源的電動勢E和內阻r;
(2)求滑動變阻器R2的最大功率 Pm;
(3)若滑動變阻器的滑動觸頭P滑到最左端後,再閉合開關S2,此時電流表的示數 I=1.0A,求此狀態下電動機的輸出功率P
【回答】
(1)E=6V,r=2Ω(2)0.9W(3)1.875W
【解析】
由題圖2可知,圖線B的延長線與縱軸的交點值表示電動勢,由圖線A可知R1 的電阻,電壓表的示數變化等效於電源內阻r和定值電阻R1分得的電壓變化,根據斜率求出內阻r;將Rl看成電源的內阻,當等效電源的內外電阻相等時,滑動變阻器R2的功率最大,根據閉合電路歐姆定律求解電流,再求出滑動變阻器 R2 的最大功率;當電流表的示數時,根據閉合電路歐姆定律求出電源的路端電壓,根據並聯分流求出此時通過電動機的電流,根據求出電動機的輸出功率;
【詳解】
解:(1)由題圖2可知,圖線B的延長線與縱軸的交點值表示電動勢,即電源的電動勢
由圖線A可知
電壓表的示數變化等效於電源內阻r和定值電阻R1分得的電壓變化,則與電流表示數的變化的比值為,即,
解得電源內阻
(2)由圖線B知,滑動變阻器接入電路的最大阻值,
根據等效電源原理可知,當時,的功率最大,
此時電流
滑動變阻器的最大功率為
(3)當電流表的示數時,電源的路端電壓為
此時通過的電流為,
此時通過電動機的電流為,
則電動機的輸出功率
知識點:閉合電路的歐姆定律
題型:解答題