例13 输电线的电阻共计10Ω,输送的电功率是100kw,用400V的低压送电,输电线上发热损失的功率是多少kw?改用10kV的高压送电,发热功率损失又是多少kw?
【错解】
【错解原因】
错解一是对欧姆定律使用不当,输送电压是加在输电线电阻和负载上的,如果把它考虑成输电线上的电压求电流强度当然就错了。错解二注意到了负载的作用,所求出的损失功率P1是正确的,然而在高压送电电路中,负载都是使用了变压器而错解二把它当作纯电阻使P2解错。
【分析解答】
输送电功率100kw,用400V低压送电,输电线上电流
输电线上损失功率
若用10kV高压送电输电线上电流
输电线上损失功率P2=I22r=102×1=0.1(kw)
【评析】
一道很简单的题目做错了,有些人将错解原因归结为:粗心、看错了题目。其实真正的原因是解题不规范。如果老老实实地画出电路图标出各个物理量,按图索骥就可以避免所谓的“粗心”的错误。
例14 把一个“10V 2.0W”的用电器A(纯电阻)接到某一电动势和内阻都不变的电源上,用电器A实际消耗的功率是2.0W,换上另一个“ 10V 5.0W”的用电器B(纯电阻)接到这一电源上,用电器B实际消耗的电功率有没有可能反而小于2.0W?你如果认为不可能,试说明理由,如果认为可能,试求出用电器B实际消耗的电功率小于2.0W的条件(设电阻不随温度改变)
【错解】
将“ 10V 2.0W”的用电器与电源连接,用电器正常工作说明用电器两端电压为10V,现将“ 10V 5.0W”的用电器B与电源连接,用电器两端电压是10V,B也能正常工作,实际功率是5.0W,所以用电器的实际功率不会小于2.0W。
【错解原因】
把路端电压与电源电动势混为一谈,认为路端电压是恒定的,不随外电路改变而改变。
【分析解答】
越大,U也越大,所以与ε不同,U不是恒定的。
以当B连入时,用电器两端的电压将小于10V,它消耗的实际功率将小
述条件时,B的实际功率小于2.0W。
【评析】
根据电源最大输出功率的条件做出输出功率与外电阻图(P-R图如图9-17所示)做定性分析,也可以得到同样的结果。由题意可知RA接入电路时,若电源的输出功率达到最大输出功率,则RB接入电路时,电源的输出功率肯定小于最大输出功率2W。若电源的输出功率没有达到最大输出功率,RB接入电路时,电源的输出功率有可能小于RA接入电路时输出功率2W。
例15 有四个电源,电动势均为8V,内阻分别为1Ω、2Ω、4Ω、8Ω,今要对R=2Ω的电阻供电,问选择内阻为多大的电源才能使R上获得的功率最大?
A、1Ω B、2Ω
C、4Ω D、 8Ω
【错解】
依“外电阻等于内电阻(R=r)时,外电路上的电功率有最大值”可知,应选内阻2Ω的电源对R供电,故选B。
【错解分析】
上述错解的根源在于滥用结论。事实上,确定的电源有最大的输出功率和确定的外电路上获得最大功率的条件是不同的。“外电阻等于内电阻(R=r)时,外电路上的电功率有最大值”只适用于电源确定而外电阻可选择的此形,而本题实属外电阻确定而电源可选的情况,两者意义不同,不可混为一谈。
【分析解答】
P是r的单调减函数,所以就题设条件而言,r取1Ω时P有最大值,应选A。
【评析】
物理学的任何规律结论的成立都是有条件的,都有其适用范围。有的同学做题比较多,习惯于套用一些熟悉题目的解题路子。这种方法有它合理的一面,也有其造成危害的一面。关键是要掌握好“条件和范围”。
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