两个电阻R1和滑动变阻器R2串联,如何证明R2调到电阻等于R-查字典问答网
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  两个电阻R1和滑动变阻器R2串联,如何证明R2调到电阻等于R1时,R2的电功率最大?

  两个电阻R1和滑动变阻器R2串联,如何证明R2调到电阻等于R1时,R2的电功率最大?

5回答
2020-04-16 18:51
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饶居华

  证明:

  令滑动变阻器接入电路电阻的功率Px为因变量,滑动变阻器接入电路电阻Rx为自变量,则

  串联电路的总电阻:R总=R1+R2

  滑动变阻器接入电路电阻的两端电压为:U2=R2U/(R2+R1)

  滑动变阻器接入电路电阻的功率:P2=U2²/R2=[R2²U²/(R2+R1)²]×(1/R2)

  即:P2=[R2/(R2+R1)²]U²=[1/(R2+2R1+R²1/R2)]U².(1)

  令Y=R2+2R1+R1²/R2,设R2=x,R1=a,则原式可变为:

  y=x+2a+a²/x

  =2a+(√x)²+(a/√x)²-2(√x)(a/√x)+2(√x)(a/√x)

  =2a+[√x-(a/√x)]²+2(√x)(a/√x)

  =4a+[√x-(a/√x)]²

  当√x-(a/√x)=0时,上式取得最小值,即当x=a时,y取得最小值,其最小值为4a.

  根据上面所设的关系,即当R2=R1时,Y取得最小值,即最小值Y=4R1

  而当Y取得最小值时,1/(R2+2R1+R1/R2)即可取得最大值,则分析上面(1)式可知,此时P2取得最大值,P2的最大值为:P2=U²/4R1

  综上所述,当R2=R1时,即滑动变阻器与定值电阻平分电压时,滑动变阻器消耗功率的功率为最大值,其最大值为U²/4R1.

2020-04-16 18:56:03
万军明

  有简单的方法么,还有滑动变阻器接入电路电阻的功率:P2=U2²/R2=[R2²U²/(R2+R1)²]×(1/R2)怎么来的?

2020-04-16 18:59:09
饶居华

  就是用这样的方法了。记得去年中考前,老师说:最简单的求极值的方法一步,可用求导数的方法。但似乎要到大学才学习的。

2020-04-16 19:00:01
万军明

  能用一元二方程的最值做么

2020-04-16 19:04:55
饶居华

  y=x+2a+a²/x=2a+(√x)²+(a/√x)²-2(√x)(a/√x)+2(√x)(a/√x)=2a+[√x-(a/√x)]²+2(√x)(a/√x)=4a+[√x-(a/√x)]²以上这个就是采用二次函数求极值的,运用了配方法。注意:这一步,其实可以不用换元,只是为了观察起来方便才换元的。即令R1=a,R2=x。

2020-04-16 19:08:07

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