電源輸出功率是閉合電路歐姆定律考查的重要內容,其表達形式多樣,單純用數學方法尋求表達式并討論其變化規(guī)律時較為抽象,且不易發(fā)現表達式間的內在聯系。本文從圖象角度對電源輸出功率的各種表達式進行研究,重點挖掘關于電源輸出功率的本質規(guī)律。
在圖象上任取一工作點A(I1、U1),則矩形A1U1OI1的面積為此時電路的輸出功率。如圖,將工作點A外推,矩形A1U1OI1的面積先增大后減小,何時最大?截距式一般方程為:xa+yb=1,有1=xa+yb2xa·yb,當xa=yb=12時,xa·yb有最大值 14,即(xy)max=ab4。本圖象截距式方程:UE+IEr=1 ,當UE=IEr=12時,即U=E2且I=E2r時(UI)max=14·E· Er=E24r
比較研究:
(5)峰值歸一:圖4的峰值條件與圖2、圖3一致,實質仍為R=r且峰值仍為E24r。
(6)圖4的分析,也可直接由P輸=IU=IE-I2r同圖3分析,也可直接由P輸=IU=E-UrU同圖2分析。
拓展研究:
(1)在圖3中畫出P總=IE、P內=I2r的圖象,并描述三種功率的變化規(guī)律。
(2)在圖4中找出工作點A(I1、U1 )的P總、P內對應的面積,并描述三種功率的變化規(guī)律。
(3)圖4中OA連線的斜率代表什么?極值條件R=r在圖象中表現怎樣的幾何關系?
(4)本文四個圖象都是E、r一定,直接或間接討論P輸與R的關系,假如E、R一定,試用公式和圖4兩種方法討論P輸與r的關系?
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。