問題起電力 100 V、内部抵抗 5 Ω の直流電源に可変抵抗 R を負荷として接続した。R を変化させたとき、R が消費する電力の最大値 [W] を求めよ。
- a500 W
- b1000 W
- c2000 W
- d250 W
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正解：a. 500 W
正解は「500 W」。負荷抵抗が電源の内部抵抗に等しい R = 5 Ω のとき電力は最大になる。このとき電流は 100/(5+5) = 10 A で、P = 10²×5 = 500 W である。一般式 E²/(4r) = 10000/20 = 500 W とも一致する。「1000 W」は誤り。1000 W は E²/(2r) として、係数 4 を 2 と誤った値である。「2000 W」は誤り。2000 W は E²/r で、これは負荷を短絡したときに内部抵抗で消費される電力に当たり、負荷の最大電力ではない。「250 W」は誤り。250 W は E²/(8r) のように係数を誤った値、または 5 A で計算した値である。
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