串联电路中滑动变阻器最大功率问题
典例分析：在如图所示的电路中，电源电压为U=6V 且恒定，定值电阻R 1=10Ω与最大值为R 2的变阻器串联，求S 闭合后，当R 2为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？这个最大值是多少？
略解：根据2212
222
2
1222
222)(1)(R R R U R R R U R I I U P +=
⋅+=⋅=⋅= =
)0(4)(1
212212
2
≠+-R R R R R U
可见，当R 2=R 1=10Ω时，P 2最大，且最大值为W R U P 9.041
2
2==
从题中的“R 2=R 1时，P 2最大”这一结论中，有一些值得我们思考的问题：①本题的解法很特别：除了运用必须的关于电功率的计算公式外，它还必须借助于巧妙的数学技巧，将本不能一目了然的函数表达式变换成关系清楚的表现形式。

这是值得我们在解题过程中加以学习和借鉴的。

②P 2的值在R 2=R 1时最大，但如果实际上R 2的最大值小于R 1，P 2还存在最大值吗？③在Ｒ２>Ｒ１的情况下，移动滑片使Ｒ２的值由０增大到Ｒ１后继续增大时，Ｐ２怎样减小呢？④Ｐ２这个关于Ｒ２的函数的图像是什么形状的呢？
为了解决上面的问题，先用列表法分析Ｐ２随Ｒ２的变化趋向，以下是一组数据（以Ｕ电源＝６Ｖ，Ｒ１＝１０Ω为例）
P 2（W）0．747 0．722 0．698 ……
从上表中的数据不难发现P2具有如下的变化趋势：
①当R2<R1时，R2取它允许的最大值时，P2为实际的最大值，但不能达到理论上的最大值（即R2=R1=10Ω时，P2=）
②R2=R1这一点是P2变化的分水岭（函数图象的最大值点，即函数图象的拐点）
③在R2=R1这一分水岭两侧，P2值的变化是不对称的，当R2由0增大到R1时，P2逐渐增大（增大较快），并达到最大值；R2连入的值达到R1后继续增大，P2则缓慢减小。

（用赋值法易求P2从减小到时，R2的值必须达到50Ω）。

以下是用描点法描绘的P2随R2变化的图像：
巩固训练1、在如图所示的电路中，电源电压为6V且保持不变，
电阻R1= 10Ω，R2为“1A，20Ω”的滑动变阻器。

求当变阻器R耗的
功率最大时，R1功率是多大？
R R2
巩固训练2、如图甲所示电路中,?为定值电阻,?为滑动变阻器,
图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象.则以下说法
正确的是(????)?
A.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
B.电源电压为
C.电阻的阻值为20Ω
D.在此串联电路中,滑动变阻器的电阻越大,功率越大
解:?
由电路图可以知道,与
串联,电压表测
两端的电压,电流表测电路中的电流.?
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电
路中的电流最小,?
由图象可以知道,电路中的最小电流
时,的电功率,?
由可得,滑动变阻器的最大阻值:
Ω,故A错误;?
(2)由图象可以知道,当电路中的电流I′
时,的电功率
′,?
此时接入电路的电阻:?Ω′,?
串联电路中总电阻等于各分电阻之和,?由可得,电源的电压:?
′′)
Ω),?
当电路中的电流时,电源的电压:?
Ω),?
因电源的电压不变,?所以,Ω)Ω) ,?计算得出:Ω,故C错误;?
则电源的电压:?ΩΩ)
,所以B选项是正确的;?
(3)由图象乙,电路的电流增大,滑动变阻器连入阻值变小,滑动变阻器的功率先变大后变小.由此知,随滑动变阻器的电阻增大,其功率先变大后变小.故D错误.?
所以B选项是正确的.
解析
由电路图可以知道,与
串联,电压表测
两端的电压,电流表测电路中的电流.?
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,根据图象读出滑动变阻器消耗的电功率,利用求出滑动变阻器的最大阻值;?
(2)由图象读出电路中的电流为时
的电功率,根据
求出接入电路的电阻,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式求出
的阻值,进一步根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;?
(3)由图象知,电路中电流变大时,变阻器功率先变大后变小,由此分析.
巩固训练 3.如图甲所示,为定值电阻,为滑
动变阻器.图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关
系的图象.则下列说法正确的是(????)
A.?滑动变阻器消耗的最大电功率为
B.?定值电阻的阻值为
C.?电源电压是
D.?该滑动变阻器的最大阻值是
解:
由电路图可以知道,与
串联,电压表测
两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)由图象可以知道,电路中的最小电流
时,的电功率
,
由可得,的最大电阻:
;故D错误;
(2)由图象可以知道,当电路中的电流
时,的电功率
,
此时接入电路的电
阻:
;
(3)当电路中的最小电流时,
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可以知道:,由可得,电源的电压:
当电路中的电流
时,与串联,
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可以知道:
,由可得,电源的电压:
由(1)(2)计算得出:,故B错误;
电源的电压,故C错误;
(4)滑动变阻器消耗消耗的功率:;
所以,当
时,
消耗功率最大,
最大功率为,所以A选项是正确的.
所以A选项是正确的.
解析:
由电路图可以知道,与
串联,电压表测
两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)由图象读出电路中的最小电流为时
的电功率,根据
求出接入电路的最大电阻;
(2)由图象可以知道,电路中的电流是时
的电功率,根据
求出接入电路的电阻;
(3)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式求出
的阻值,进一步求出电源的电压.
(4)然后应用电功率公式分析答题.。