電源的功率和效率

1、1 1閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律 rREI2 2路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系：路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系： IrEU（1 1）表述：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟）表述：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟 內(nèi)、外電路的電阻之和成反比內(nèi)、外電路的電阻之和成反比（2 2）表達(dá)式）表達(dá)式（1 1）路端電壓隨外電路電阻）路端電壓隨外電路電阻R R增大而增大增大而增大/00RIE rU端，0RIE 端，U斷路斷路短路短路（2 2）路端電壓）路端電壓U U 隨電流隨電流I I 變化的圖象變化的圖象 短I知識(shí)回顧知識(shí)回顧E rRI一、閉合電路的功率關(guān)系一、閉合電路的功率關(guān)系2 2、電源的輸出功率（外

2、電路的功率）、電源的輸出功率（外電路的功率）3 3、電源內(nèi)部消耗的功率、電源內(nèi)部消耗的功率1 1、電源的功率（電路的總功率）、電源的功率（電路的總功率） IEP 總IUP 出rIP2內(nèi)閉合電路的功率關(guān)系閉合電路的功率關(guān)系rIIUIE2能量守恒：能量守恒：二、電源的效率二、電源的效率E rRIrRREUPP總出（最后一個(gè)等號(hào)只適用于外電路為純電阻電路）（最后一個(gè)等號(hào)只適用于外電路為純電阻電路）三、電源的輸出功率三、電源的輸出功率E rRIrRrRErRRERIP4)()(22222出1、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)電源的輸出功率最大、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)電源的輸出功率最大rEPm42三、電源的輸出功率三

3、、電源的輸出功率22)(rRREP出1、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)電源的輸出功率最大、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)電源的輸出功率最大rEPm422 2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（ 圖線）圖線）RP 出O RP出出 rrE42三、電源的輸出功率三、電源的輸出功率22)(rRREP出1、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)電源的輸出功率最大、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)電源的輸出功率最大rEPm422 2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（ 圖線）圖線）RP 出O RP出出 rrE423 3、同一輸出功率值對(duì)應(yīng)的兩個(gè)外電阻的關(guān)系、同一輸出功率值對(duì)應(yīng)的兩個(gè)外電阻的關(guān)

4、系221rRR1R2RP四、用四、用U-IU-I圖象表示功率關(guān)系圖象表示功率關(guān)系 圖線圖線A A表示閉合電路路端電壓隨外電流的變化情況；圖表示閉合電路路端電壓隨外電流的變化情況；圖線線B B表示外電路的電流隨電壓的變化情況。兩圖線的交點(diǎn)即表示外電路的電流隨電壓的變化情況。兩圖線的交點(diǎn)即為此時(shí)電路的工作狀態(tài)，從交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)可讀出此時(shí)為此時(shí)電路的工作狀態(tài)，從交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)可讀出此時(shí)電路中的總電流和路端電壓電路中的總電流和路端電壓 。圖象中圖象中DEOIDEOI總總所圍的面積大小所圍的面積大?。‥IEI總總）表示了電源的釋放功率；）表示了電源的釋放功率；CUCU端端OIOI總所圍的面積大小（總

5、所圍的面積大小（UIUI總總）表示了電源的輸出功率；表示了電源的輸出功率；而這兩面積之差而這兩面積之差DEUDEU端端C C所圍的面所圍的面積大?。ǚe大?。‥IEI總總- -UIUI總總）則表示了電）則表示了電源內(nèi)部所消耗的功率。源內(nèi)部所消耗的功率。電源的輸電源的輸出功率出功率內(nèi)電路消內(nèi)電路消耗的功率耗的功率電源的輸電源的輸出功率出功率 當(dāng)當(dāng)A A、B B兩圖線斜率相等時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)兩圖線斜率相等時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)) )圖中圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出此時(shí)路端電壓矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出此時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半）。是電動(dòng)勢(shì)的一半，

6、電流是最大電流的一半）。四、用四、用U-IU-I圖象表示功率關(guān)系圖象表示功率關(guān)系 例例1 1、如圖所示，線段如圖所示，線段A A為某電源為某電源U-IU-I圖線，線段圖線，線段B B為某電阻為某電阻R R的的U-IU-I圖線圖線以上述電源和電阻組成閉合以上述電源和電阻組成閉合電路時(shí)，求電路時(shí)，求(1)(1)電源的輸出功率電源的輸出功率P P出多大出多大?(2)?(2)電源內(nèi)部電源內(nèi)部損耗的電功率損耗的電功率P P內(nèi)是多少內(nèi)是多少?(3)?(3)電源的效率電源的效率 多大多大? ?答案：答案：4W 4W ；2W 2W ；66.7%66.7%P/WI/AO123ABC92 20.50.5 例例2

7、2、直線直線OACOAC為某一直流電源的總功率為某一直流電源的總功率P P總隨總隨電流電流I I變化的圖線變化的圖線, ,拋物線拋物線OBCOBC為同一直流電源內(nèi)部為同一直流電源內(nèi)部熱功率熱功率PrPr隨電流隨電流I I變化的圖線變化的圖線, ,若若A A、B B對(duì)應(yīng)的橫坐對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為標(biāo)為2A,2A,那么線段那么線段ABAB表示的功率為表示的功率為 W, I=2AW, I=2A對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)的外電阻是的外電阻是 .530v 例例3 3、右圖中圖線右圖中圖線表示某電池組的輸出電壓一表示某電池組的輸出電壓一電流關(guān)系，圖線電流關(guān)系，圖線表示其輸出功率一電流關(guān)系該表示其輸出功率一電流關(guān)系該電池組的內(nèi)阻為電

8、池組的內(nèi)阻為當(dāng)電池組的輸出功率為當(dāng)電池組的輸出功率為120W120W時(shí)，電池組的輸出電壓是時(shí)，電池組的輸出電壓是 例例4 4、如圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)如圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)E E為為6V6V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r為為2, 2, 電阻電阻R R為為88，電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)M M線圈電阻線圈電阻R RM M為為22。當(dāng)。當(dāng)開關(guān)開關(guān)S S閉合時(shí)，電阻閉合時(shí)，電阻R R消耗的電功率為消耗的電功率為2W2W，則電動(dòng)機(jī)輸，則電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率是出的機(jī)械功率是 A A0.5W B0.5W B1.5W C1.5W C2W D2W D3.56W3.56WME rSR 例例5 5、如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)如圖所示，電源

9、的電動(dòng)勢(shì)E E7.57.5V V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r1.0 1.0 ，定值電阻，定值電阻R R2 212 12 ，電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)M M的線圈的線圈的電阻的電阻R R0.50 0.50 閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后，電壓表的示數(shù)后，電壓表的示數(shù)U U1 14 4 V V，電阻，電阻R R2 2消耗的電功率消耗的電功率P P2 23.0 3.0 W W求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后：求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后：（1 1）電路的路端電壓）電路的路端電壓. .（2 2）通過電動(dòng)機(jī)的電流）通過電動(dòng)機(jī)的電流（3 3）電阻的值）電阻的值R R1 1；（4 4）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率。）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功

10、率。 MVR1E rS R2答案：（答案：（1 1）6V6V（2 2）1A(3)2(4)3.5W1A(3)2(4)3.5W 例例6 6、如圖所示電源電動(dòng)勢(shì)如圖所示電源電動(dòng)勢(shì)E E=10V=10V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r=0.5=0.5電電動(dòng)機(jī)的電阻動(dòng)機(jī)的電阻R R0 0 =1.0, =1.0,定值電阻定值電阻R R=1.5,=1.5,電動(dòng)機(jī)正常電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電壓表的示數(shù)為工作時(shí)電壓表的示數(shù)為3.0V3.0V求電源釋放的電功率為求電源釋放的電功率為多少？電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為多少？多少？電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為多少？ 某同學(xué)求解如下：整個(gè)回路的電流是：某同學(xué)求解如下：整個(gè)回路的電流是： 經(jīng)檢查，數(shù)值計(jì)算無

11、誤，該經(jīng)檢查，數(shù)值計(jì)算無誤，該同學(xué)求解過程是否有不當(dāng)之處，同學(xué)求解過程是否有不當(dāng)之處，若有請(qǐng)予以改正。若有請(qǐng)予以改正。電動(dòng)機(jī)消耗功率：電動(dòng)機(jī)消耗功率：電源釋放的電功率：電源釋放的電功率：A333015150100.RRrEI P=EIP=EI=10=103.33=33.3W3.33=33.3WP=IP=I2 2R R0 0= 3.33= 3.332 2 10=11.1W10=11.1WRE rV答：此解法不當(dāng)答：此解法不當(dāng)整個(gè)回路的電流是：整個(gè)回路的電流是：A2513 .RUI電源釋放的電功率：電源釋放的電功率：W20210 EIP總總功功電動(dòng)機(jī)消耗功率：電動(dòng)機(jī)消耗功率： W125051220

12、22 .rRIPP總總功功例例6 6解答：解答： 例例7 7、如圖所示，如圖所示，R R為電阻箱，為電阻箱，V V為理想電壓表當(dāng)為理想電壓表當(dāng)電阻箱讀數(shù)為電阻箱讀數(shù)為R R1 1=2=2時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U U1 1=4V=4V；當(dāng)電阻箱；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為讀數(shù)為R R2 2=5=5時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U U2 2=5V=5V求：求： (1)(1)電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì)E E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r r。 (2)(2)當(dāng)電阻箱當(dāng)電阻箱R R讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大? ?最大值最大值P Pm m為多少為多少? ?答案：（答案：（1 1）6V6

13、V、1 1（2 2） 11、9W9W 例例8 8、已知如圖，已知如圖，E E =6V=6V，r r =4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的變化范圍是的變化范圍是0 01010。求：。求： 電源的最大輸出功率；電源的最大輸出功率； R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率； R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。 E rR2R1答案：答案： 2.25W2.25W； 2W2W； 1.5W 1.5W。 例例1111、如圖所示電路，如圖所示電路，R R1 1為變阻器，為變阻器，R R2 2為定值電為定值電阻，阻，r r為電源內(nèi)阻，且為電源內(nèi)阻，且r r R R2 2。若。若R

14、R1 1上的電功率為上的電功率為P P1 1，R R2 2上的電功率為上的電功率為P P2 2。以下敘述中正確的是。以下敘述中正確的是(A) (A) 要使要使P P1 1與與P P2 2的和最大，必須使的和最大，必須使R R1 1= =r rR R2 2。(B) (B) 要使要使P P1 1最大，必須使最大，必須使R R1 1= = R R2 2+ r+ r。 (C) (C) 要使要使P P2 2最大，必須使最大，必須使R R2 2= = R R1 1+ r+ r。 (D)(D)（P P1 1+ + P P2 2）的最大值，由）的最大值，由和和r r決定。決定。 rR1R2 例例9 9、在外電

15、路為純電阻的電路中，電源的電動(dòng)在外電路為純電阻的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過勢(shì)和內(nèi)阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過程中，下面說法中正確的是程中，下面說法中正確的是 A A電源的路端電壓一定逐漸變小電源的路端電壓一定逐漸變小 B B電源的輸出功率一定逐漸變小電源的輸出功率一定逐漸變小 C C電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大 D D電源的供電效率一定逐漸變小電源的供電效率一定逐漸變小 例例1010、小張同學(xué)將一直流電源的總功率小張同學(xué)將一直流電源的總功率P PE E、輸、輸出功率出功率P PR R和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P Pr r隨電流隨電流 I I 變化的變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)紙上，如右圖中的圖線畫在了同一坐標(biāo)紙上，如右圖中的 a a、b b、c c 所所示，則下列判斷正確的是示，則下列判斷正確的是A.A.直線直線 a a 表示電源的總功率表示電源的總功率B .B .曲線曲線 b b 表示電源的輸出功率表示電源的輸出功率 C.C.電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì)3 3V V. .內(nèi)電阻內(nèi)電阻1 1D .D .電源的最大輸出功率電源的最大輸出功率P Pmaxmax= 9= 9W W321P/W369I/A0acb321P/W369I/A0acb電源的總功率電源的總功率P PE E = =IEIEI