《串联电路中滑动变阻器的功率变化范围的分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《串联电路中滑动变阻器的功率变化范围的分析（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1关于“串联电路中滑动变阻器的功率变化范围”的探讨电功率是初中学生物理学习中的一个重点并难点内容，而求串联电路中滑动变阻器的功率变化范围时运用到数学中的一元二次方程来求解对于初中生来说更是难上加难。前些天有学生向我请教了这一类问题，为此我在班上出了一道类型题供学生分组探讨并归纳出结论如下：探究课题：一个滑动变阻器 R2与一个阻值为 R1的定值电阻串联在电压为 U 的电路中，如何求出滑动变阻器的电功率变化范围？例题：如图 1，R 1=10，R 2的阻值范围为 050，电源电压为 12V 恒定不变。求：（l）滑片 P 从 a 端到 b 端的过程中，电流表和电压表的示数变化范围。（2）P 从 a 端
2、滑到 b 端的过程中，R 2的功率的变化范围.分析：在做这一道题时，我让学生分两步进行：2（l）当 P 在 a 端时，R 2未接人电路，电压表的示数等于电源电压 12V 此时电流表的示数 I=U/R1= 12V/10= l.2A2当 P 在 b 端时，R 1与 R2串联，电流表的示数 I=U/ R 总=12V/(1050)=0.2A此时电压表的示数为：U=IR 1=0.2A 10= 2V所以电压表的变化范围是 12V2V，电流表的变化范围是l.2A0.2A。这样的解法一般称为“端点法”，学生也容易接受，但学生往往不考虑条件，“依葫芦画瓢”，在任何地方都这样做。如在解第（2）时：有不少学生这样解
3、答：当 P 在 a 端时，R 2未接入电路，故 P=0 当P 在 b 时，P=I 2R2=(0.2A) 250=2W 所以R 2的功率变化范围为：02W显然这个结论是错误的，因为随便找一处当 RX=20 时，则有IU/R=12V/(10+20)=0.4AP=IR X=(0.4A)220=3.2W 2W即在 b 点时 R2的功率并不是最大。电压一定时，用公式 I=U/(R1+R2)可得 R1一定，R 2越大则 I 越小，此时 R1两端电压 U1=IR1则越小.3但判断 R2的功率时，P=IU 2，(I 在变小则 U2在变大)则不能说R2最大时功率最大。给学生分析了错误的原因后，我引导学生结合电功
4、率公式及殴姆定律公式对电路图重新进行分析，再让他们自己解答。正确的解答应该是：设 P 在某处进的阻值为 RX,则 P=I2/R =12V/(10+ R X) 2RX把它整理成关于 RX的一元二次方程：P R X2+(20P-144)RX+100P=0 对于这个方程一定有判别式0 即：(20P-144) 2-4P100P0解不等式得 P3.6 即 P 最大值是 3.6W把 P=3.6W 代人原方程得 RX=10。即滑动变阻器功率的变化范围是 03.6W2W。分析归纳：如果滑动变阻器 R2与一个定值电阻 R1串联，R 1的电功率为 P1。R 2滑动变阻器接入电阻为 Rx.电功率为 Px.电源电压为
5、 U,电路电流为 I。总功率为 P 则：Px=P - P 1=U 2/(R1+Rx)-U2/(R1+Rx) 2xR1设 1/( R1+Rx)=X 则上式可化简为：4Px=U 2（- R 1X2+X）R 1大于 0.则 Px 有最大值。当 X=1/2R1 时 Px 最大。则当 1/( R1+Rx)=1/2R1时 Px 最大。解得 Rx = R1.由以上分析可以归纳得出结论：1、当 R2max R1，R X = R1时，功率 PX最大。5某同学为了探究串联电路中滑动变阻器在滑片移动过程中滑动变阻器的电功率变化特点，他利用一个 5 欧的定值电阻、一个标有“20 2A”的滑动变阻器及电源（电压不变）
6、、电键、导线若干，按如图所示电路连接后做了如下实验：闭合电键后移动滑片，记录了滑片在不同位置时的电压表、电流表的示数并分别计算出了滑动变阻器当时的接入电阻和电功率，数据记录在表格中序号电压（伏）电流（安）电阻（欧）电功率（瓦）序号电压（伏）电流（安）电阻（欧）电功率（瓦）1 1 1 1 1 5 3.27 0.55 6 1.792 1.72 0.86 2 1.47 6 3.5 0.5 7 1.753 2.25 0.75 3 1.69 7 3.69 0.46 8 1.74 2.67 0.67 4 1.78 8 3.86 0.43 9 1.65（1）分析比较实验序号的数据，可得出的初步结论是：串联电路中，当滑动变阻器接入电路的电阻小于定值电阻时，变阻器的电功率随着变阻器接入电阻的增大而增大（2）分析比较实验序号 5 和 6 和 7 和 8 的数据，可得出的初步结论是：（3）为了进一步完整数据，你认为该同学还应该测量 U/I（即 R2）等于欧的数据，并计算出电功率（4）根据表中及“（3） ”中计算的数据，针对串联电路中滑动变阻器的最大功率可以作出的猜想是
