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求R2的電阻值和消耗的功率

物理:求下圖所示電路中R1、R2消耗的功率和電流源、電壓源為電路提供的功率,咋做?

解:設(shè)R2的電流為I,根據(jù)KCL,則R1的電流為:Is-I,方向向下,如上圖。

KVL:I×R2=(Is-I)×R1+Us,12I=(4-I)×2+6。

解得:I=1(A)。

電阻R1消耗功率:Pr1=(Is-I)2R1=(4-1)2×2=18(W);

電阻R2消耗功率:Pr2=I2R2=12×12=12(W)。

電壓源功率:Pu=(Is-I)×Us=(4-1)×6=18(W)>0,且電流與電壓為關(guān)聯(lián)正方向,所以電壓源Us吸收功率18W,也就是為電路提供功率-18W;

電流源端電壓U=IR2=1×12=12(V),所以電流源功率:Pi=Is×U=4×12=48(W)>0,且U與Is為非關(guān)聯(lián)正方向,所以電流源發(fā)出功率48W,也就是為電路提供功率48W。

Pr1+Pr2+Pu=18+12+18=48=Pi,功率平衡。

兩個電阻(R1>R2)串聯(lián)接在15V電源上。如果電阻R1=10歐,電阻R2消耗的功率為5W,求R2的電阻值

5歐。方法:設(shè)R2的電阻值為x,表示出電路的總功率,由于串聯(lián)電路中功率比=電阻比,所以 電路總功率:R2的功率=總電阻:R1的電阻 計算可得R2=20歐或R2=5歐,由題意可知R2=5歐。

求R2阻值,電路在何種狀態(tài)下消耗的功率最小,最小功率是多少?

解:(1)當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時,R2與燈泡并聯(lián),電流表A1測R2支路的電流,電流表A測干路電流,
∵并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,且燈泡正常發(fā)光時兩端的電壓和額定電壓相等,
∴電源的電壓U=UL=12V;
(2)根據(jù)P=UI可得,燈泡正常發(fā)光時的電流:
IL=

PLUL

=

9W12V

=0.75A,
根據(jù)歐姆定律可得,燈泡的電阻:
RL=

ULIL

=

12V0.75A

=16Ω,
∵兩電流表指針位置相同,且大量程的示數(shù)是小量程示數(shù)的5倍,
∴干路電流I=5I2,
∵并聯(lián)電路中總電流等于各分電流之和,
∴I=5I2=I2+IL,
解得:I2=

14

IL=

14

×0.75A=0.1875A,
R2的阻值:
R2=

UI2

=

12V0.1875A

=64Ω;
(3)當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開,S3閉合時,滑動變阻器與燈泡串聯(lián),
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
∴滑動變阻器連入電路的阻值分別為R1、

R14

時電路中的電流:
I1=

UR1+RL

=

12VR1+16Ω

,I2=

U14R1+RL

=

12V14R1+16Ω

,
∵P=I2R,且在這兩種情況下滑動變阻器消耗的功率相等,
∴I12R1=I22×

R14

,即(

12VR1+16Ω

2R1=(

12V14R1+16Ω

2×

R14

,
解得:R1=32Ω,
當(dāng)開關(guān)S1、S3斷開,S2閉合,滑動變阻器接入電路的電阻最大時,電路中的總電阻最大,電路消耗的總功率最小,最小總功率為:
Pmin=

U2R1+R2

=

(12V)232Ω+64Ω

=1.5W.
答:(1)電源電壓為12V;
(2)R2的阻值為64Ω;
(3)當(dāng)開關(guān)S1、S3斷開,S2閉合,滑動變阻器接入電路的電阻最大時電路消耗的功率最小,最小功率是1.5W.

求電阻R2的功率

補上電流方向與電源正負(fù)極方向,如果不一致可以作為參考。

設(shè)經(jīng)過R1的電流為i1,則經(jīng)過R2的電流為i2

則:i2=i1+1

i1R1+i2R2=6

解得i2=1,則R2消耗的功率為6W

在一串聯(lián)電路中有一電阻R1和一變阻器R2 R1是10歐 R2是30歐 求R2連入電路的電阻為多大時,R2是消耗的電功率

假設(shè)R2電阻為Rx時,其消耗的電功率最大為P。 由P=R·I^2可得:P=Rx·I^2 =Rx [U/(R1+Rx)]^2 將R1=10,U=8代入上式,得: P=64Rx / (Rx^2+20Rx+100) 即P·Rx^2 +(20P-64)Rx + 100P = 0 因為△=(20P-64)2-4P×100P≥0,解得P≥1.6(瓦) 所以R2消耗的最大電功率為1.6瓦。 將P=1.6代入原方程可得Rx=10Ω。
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