電源的功率和效率

關于電源的功率和效率1．閉合電路歐姆定律

2．路端電壓跟負載的關系：

（1）表述：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比．（2）表達式（1）路端電壓隨外電路電阻R增大而增大斷路短路（2）路端電壓U隨電流I變化的圖象．

知識回顧第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天ErRI一、閉合電路的功率關系2、電源的輸出功率（外電路的功率）3、電源內部消耗的功率1、電源的功率（電路的總功率）閉合電路的功率關系能量守恒：第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天二、電源的效率ErRI（最后一個等號只適用于外電路為純電阻電路）第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天三、電源的輸出功率ErRI1、當外電阻等于內電阻時電源的輸出功率最大第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天三、電源的輸出功率1、當外電阻等于內電阻時電源的輸出功率最大2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（圖線）ORP出

r第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天三、電源的輸出功率1、當外電阻等于內電阻時電源的輸出功率最大2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（圖線）ORP出

r3、同一輸出功率值對應的兩個外電阻的關系第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天四、用U-I圖象表示功率關系圖線A表示閉合電路路端電壓隨外電流的變化情況；圖線B表示外電路的電流隨電壓的變化情況。兩圖線的交點即為此時電路的工作狀態(tài)，從交點的橫、縱坐標可讀出此時電路中的總電流和路端電壓。圖象中DEOI總所圍的面積大?。‥I總）表示了電源的釋放功率；CU端OI總所圍的面積大?。║I總）表示了電源的輸出功率；而這兩面積之差DEU端C所圍的面積大?。‥I總-UI總）則表示了電源內部所消耗的功率。電源的輸出功率內電路消耗的功率第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天電源的輸出功率當A、B兩圖線斜率相等時（即內、外電阻相等時)圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出此時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半）。四、用U-I圖象表示功率關系第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

例1、如圖所示，線段A為某電源U-I圖線，線段B為某電阻R的U-I圖線以上述電源和電阻組成閉合電路時，求(1)電源的輸出功率P出多大?(2)電源內部損耗的電功率P內是多少?(3)電源的效率

多大?答案：4W；2W；66.7%第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天P/WI/AO123ABC920.5

例2、直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線,拋物線OBC為同一直流電源內部熱功率Pr隨電流I變化的圖線,若A、B對應的橫坐標為2A,那么線段AB表示的功率為

W,I=2A對應的外電阻是

Ω.第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天530v

例3、右圖中圖線①表示某電池組的輸出電壓一電流關系，圖線②表示其輸出功率一電流關系．該電池組的內阻為＿＿Ω．當電池組的輸出功率為120W時，電池組的輸出電壓是

第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天例4、如圖所示電路，電源電動勢E為6V，內阻r為2Ω,電阻R為8Ω，電動機M線圈電阻RM為2Ω。當開關S閉合時，電阻R消耗的電功率為2W，則電動機輸出的機械功率是

A．0.5WB．1.5WC．2WD．3.56WMErSR第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天例5、如圖所示，電源的電動勢E＝7.5V，內阻r＝1.0Ω，定值電阻R2＝12Ω，電動機M的線圈的電阻R＝0.50Ω．閉合開關S，電動機轉動穩(wěn)定后，電壓表的示數(shù)U1＝4V，電阻R2消耗的電功率P2＝3.0W．求電動機轉動穩(wěn)定后：（1）電路的路端電壓.（2）通過電動機的電流．（3）電阻的值R1；（4）電動機輸出的機械功率。

MVR1ErS

R2答案：（1）6V（2）1A(3)2Ω(4)3.5W第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

例6、如圖所示電源電動勢E=10V，內阻r=0.5Ω電動機的電阻R0=1.0Ω,定值電阻R=1.5Ω,電動機正常工作時電壓表的示數(shù)為3.0V．求電源釋放的電功率為多少？電動機消耗的電功率為多少？某同學求解如下：整個回路的電流是：經(jīng)檢查，數(shù)值計算無誤，該同學求解過程是否有不當之處，若有請予以改正。電動機消耗功率：電源釋放的電功率：P=EI=10×3.33=33.3WP=I2R0=3.332×10=11.1WRErV第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天答：此解法不當整個回路的電流是：電源釋放的電功率：電動機消耗功率：例6解答：第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

例7、如圖所示，R為電阻箱，V為理想電壓表．當電阻箱讀數(shù)為R1=2Ω時，電壓表讀數(shù)為U1=4V；當電阻箱讀數(shù)為R2=5Ω時，電壓表讀數(shù)為U2=5V．求：

(1)電源的電動勢E和內阻r。

(2)當電阻箱R讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大?最大值Pm為多少?答案：（1）6V、1Ω（2）

1Ω、9W第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

例8、已知如圖，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的變化范圍是0－10Ω。求：①電源的最大輸出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。ErR2R1答案：①

2.25W；②

2W；③1.5W。第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

例11、如圖所示電路，R1為變阻器，R2為定值電阻，r為電源內阻，且r>R2。若R1上的電功率為P1，R2上的電功率為P2。以下敘述中正確的是(A)要使P1與P2的和最大，必須使R1=r－R2。(B)要使P1最大，必須使R1=R2+r。

(C)要使P2最大，必須使R2=R1+r。(D)（P1+P2）的最大值，由ε和r決定。ε

rR1R2第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

例9、在外電路為純電阻的電路中，電源的電動勢和內阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過程中，下面說法中正確的是

A．電源的路端電壓一定逐漸變小

B．電源的輸出功率一定逐漸變小

C．電源內部消耗的功率一定逐漸變大

D．電源的供電效率一定逐漸變小第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

例10、小張同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內部的發(fā)熱功率Pr隨電流

I變化的圖線畫在了同一坐標紙上，如右圖中的a、b、c所示，則下列判斷正確的是A.直線a

表示電源的總功率B.曲線b

表示電源的輸出功率C.電源的電動勢3V.內電阻1ΩD.電源的最大輸出功率Pmax=9W321P/W369I/A0acb第21頁,共23頁，2024年2月25日，星期天321P/W369I/A0acb電源的總功率PE=IE∝I所以直線a

表示電源的總功率電源內部的發(fā)熱功率Pr=I2r