Hai tải khác nhau cùng công suất: suy nội trở nguồn từ cặp tải

Vật lý 11 · Ôn tập kiến thức THPT

P_tải=ε²R/(R+r)². Hai điện trở khác nhau có thể cho cùng công suất tải nhưng dòng,điện áp vàhao phí trong nguồn khác nhau.

Nguồn có suất điện độngε vànội trởr khôngđổi. Mắc lần lượt tải4Ω và9Ω, mỗi lần công suất hữu ích đo được9W. Các tải thuần trở,không cósự đổi nhiệt đáng kể làm tham số biến đổi.

Từ P₁=P₂:4/(4+r)²=9/(9+r)². Vì r,R dương, lấy căn dương:2/(4+r)=3/(9+r). Giải18+2r=12+3r cho r=6Ω. Với tải4Ω,I=√(9/4)=1,5A,ε=I(R+r)=15V.

Kiểm tải9Ω:I=15/(9+6)=1A,P=1²·9=9W,đúng. Điện áp đầu tải lần lượt6V và9V; không phải cùng công suất thì mọi đại lượng khác cũng bằng nhau.

Hiệu suất nguồn η=R/(R+r):tải4Ω cho40%,tải9Ω cho60%. Hao phí trong nguồn I²r lần lượt13,5W và6W. Cùng9W hữu ích, trạng thái tải9Ω hao ít hơn trong mô hình đã cho.

Tự luyện: tải16Ω cũng cho cùng công suất với tải nào khi giữ r=6Ω? Điều kiện hai tải bằng công suất cho R₁R₂=r², nên tải kia36/16=2,25Ω. Kiểm bằng công thức P chứkhông suy hai tải cócùng dòng.

Điều kiện r dương vànguồn phát đãdùng khi lấy căn; không nhận nghiệm âm do biến đổi bình phương. Các số làdữkiện môhình,không khuyến nghị mắc tải rất nhỏ để thử pin thật. Nếu ε,r thay đổi giữa hai lần do nguồn suy,hai số đo không còn đủ cho cùngmôhình. Tìm tham số từ nhiều trạng thái cần kiểm điều kiện nguồn giữ nguyên, không chỉ giải hệ có một đáp số đẹp.

Đọc tiếp: Ohm toàn mạch · Công suất nguồn và tải.