解题思路:根据闭合电路欧姆定律,由E、r、R1、R2、R3,可求出两电表的读数;根据等效电源的等效电动势和短路电流,能求出等效内阻;依题意得,等效电源电动势E′=6V,短路电流I′=1A,从而求出等效内阻,根据功率公式求解功率的表达式,根据数学公式求解最大值.
(1)根据闭合电路欧姆定律,有I1=
E
R1+R2+r=
12
4+6+2=1A,
理想电压表读数为UV=I1R2=6V
(2)R2、R3并联的等效电阻R=
R2R3
R2+R3=2Ω
根据闭合电路欧姆定律,有I2=
E
R1+R+r=
12
4+2+2=1.5A
通过R3的电流I=
I2R
R3=1A
(3)依题意得,等效电源电动势E′=6V,短路电流I′=1A
等效内阻r′=
E′
I′=
6
1=6Ω
设外电阻为R,则等效电源E′的输出功率
P外=(
E′
R+r′)2R=
36R
(R+6)2=
36
R+12+
36
R
易知当R′=6Ω时等效电源的输出功率最大.
最大值为P外=1.5W
答:(1)若在C、D间连一个理想电压表,其读数是6V;
(2)若在C、D间接一个理想电流表,其读数是1A;
(3)等效电源E′的内阻r′为6Ω,最大输出功率为1.5W
点评:
本题考点: 闭合电路的欧姆定律.
考点点评: 等效法是物理常用的研究方法,电路的分析和计算要对电路的结构、电压、电流等的分配分析清楚才能正确求解.