Cho một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12(V) , điện trở trong r= 2,5 Ôm, mạch ngoài gồm điện trở R1= 0,5 Ôm mắc nối tiếp với một điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị bằng bao nhiêu?
Đáp án:
Tính điện trở x để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất.
– Mạch ngoài gồm điện trở R mắc nối tiếp với điện trở x, có điện trở tương đương là: RN = R + x = 0,1 + x.
– Cường độ dòng điện trong trong mạch : I=ξR+r+xI=ξR+r+x
– Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P=I2RN=ξ2(R+x)(R+r+x)2=ξ2(√R+x+r√R+x)2P=I2RN=ξ2(R+x)(R+r+x)2=ξ2(R+x+rR+x)2
Để công suất P trên đây lớn nhất thì mẫu số ở về phải là nhỏ nhất.
Xét biểu thức: Y=(√R+x+r√R+x)2=(R+x+r2R+x+2r)Y=(R+x+rR+x)2=(R+x+r2R+x+2r)
Ta có YminYmin khi A=[R+x+r2R+x]minA=[R+x+r2R+x]min
Áp dụng BĐT Cosi cho A, ta có: A=[R+x+r2R+x]min≥2√(R+x)r2(R+x)=2r
Vậy AminAmin (hay YminYmin) khi R+x=r2R+xR+x=r2R+x hay R+x=rR+x=r
Vậy PmaxPmax khi R+x=r⇒x=r−R=1,1−0,1=1Ω
Giải thích các bước giải:
Tham khảo !