Question

【題目】同學(xué)們在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)用兩節(jié)干電池對外提供電壓達(dá)不到3V，經(jīng)過上網(wǎng)查找資料發(fā)現(xiàn)實(shí)際的電源是有內(nèi)阻的，相當(dāng)于一個(gè)電壓為U的理想電源和電阻r串聯(lián)，其等效電路如圖甲所示；在如圖乙所示的電路中，電源電壓恒定，定值電阻R1＝20Ω，只閉合開關(guān)S時(shí)，電流表示數(shù)為0.5A；當(dāng)開關(guān)S和S1同時(shí)閉合時(shí)，電流表示數(shù)為0.75A。燈泡標(biāo)有“12V，4.8W”字樣，不考慮溫度對燈絲電阻的影響。試求：

⑴燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；

⑵電源的內(nèi)阻r和電源電壓U；

⑶電源輸出功率是指電源外部電路消耗的功率，要使此電源的輸出功率最大，外部電路的總電阻R’應(yīng)該是多少？

Answer 1

【答案】（1）30Ω； （2）r=4Ω； U=12V； （3）R’=4Ω

【解析】試題分析：本題由于要考慮電源內(nèi)阻，難度較大。需要完全理解串并聯(lián)電路特點(diǎn)才能求解。

由可得燈正常發(fā)光時(shí)電阻為;

只閉合開關(guān)S時(shí),電阻R1接入電路，

由歐姆定律可得： ①,

當(dāng)開關(guān)S和S1同時(shí)閉合時(shí)，R1和燈泡并聯(lián)，R1和燈泡總電阻為,

由歐姆定律可得： ②,

由①②可得r=4Ω，U=12V；

（3）電路輸出功率為,當(dāng)時(shí)，輸出功率最大。