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1、电源的功率和效率 1 闭合电路欧姆定律 2 路端电压跟负载的关系 1 表述 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟内 外电路的电阻之和成反比 2 表达式 1 路端电压随外电路电阻R增大而增大 断路 短路 2 路端电压U随电流I变化的图象 知识回顾 一 闭合电路的功率关系 2 电源的输出功率 外电路的功率 3 电源内部消耗的功率 1 电源的功率 电路的总功率 闭合电路的功率关系 能量守恒 二 电源的效率 最后一个等号只适用于外电路为纯电阻电路 三 电源的输出功率 1 当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 三 电源的输出功率 1 当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 2 电源输出功率随外电阻
2、变化的图线 图线 三 电源的输出功率 1 当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 2 电源输出功率随外电阻变化的图线 图线 3 同一输出功率值对应的两个外电阻的关系 四 用U I图象表示功率关系 图线A表示闭合电路路端电压随外电流的变化情况 图线B表示外电路的电流随电压的变化情况 两图线的交点即为此时电路的工作状态 从交点的横 纵坐标可读出此时电路中的总电流和路端电压 图象中DEOI总所围的面积大小 EI总 表示了电源的释放功率 CU端OI总所围的面积大小 UI总 表示了电源的输出功率 而这两面积之差DEU端C所围的面积大小 EI总 UI总 则表示了电源内部所消耗的功率 电源的输出功率 内电路
3、消耗的功率 电源的输出功率 当A B两图线斜率相等时 即内 外电阻相等时 图中矩形面积最大 即输出功率最大 可以看出此时路端电压是电动势的一半 电流是最大电流的一半 四 用U I图象表示功率关系 例1 如图所示 线段A为某电源U I图线 线段B为某电阻R的U I图线 以上述电源和电阻组成闭合电路时 求 1 电源的输出功率P出多大 2 电源内部损耗的电功率P内是多少 3 电源的效率 多大 答案 4W 2W 66 7 2 0 5 例2 直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线 抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线 若A B对应的横坐标为2A 那么线段AB表示的功
4、率为W I 2A对应的外电阻是 5 30v 例3 右图中图线 表示某电池组的输出电压一电流关系 图线 表示其输出功率一电流关系 该电池组的内阻为 当电池组的输出功率为120W时 电池组的输出电压是 例4 如图所示电路 电源电动势E为6V 内阻r为2 电阻R为8 电动机M线圈电阻RM为2 当开关S闭合时 电阻R消耗的电功率为2W 则电动机输出的机械功率是A 0 5WB 1 5WC 2WD 3 56W 例5 如图所示 电源的电动势E 7 5V 内阻r 1 0 定值电阻R2 12 电动机M的线圈的电阻R 0 50 闭合开关S 电动机转动稳定后 电压表的示数U1 4V 电阻R2消耗的电功率P2 3 0
5、W 求电动机转动稳定后 1 电路的路端电压 2 通过电动机的电流 3 电阻的值R1 4 电动机输出的机械功率 答案 1 6V 2 1A 3 2 4 3 5W 例6 如图所示电源电动势E 10V 内阻r 0 5 电动机的电阻R0 1 0 定值电阻R 1 5 电动机正常工作时电压表的示数为3 0V 求电源释放的电功率为多少 电动机消耗的电功率为多少 某同学求解如下 整个回路的电流是 经检查 数值计算无误 该同学求解过程是否有不当之处 若有请予以改正 电动机消耗功率 电源释放的电功率 P EI 10 3 33 33 3W P I2R0 3 332 10 11 1W 答 此解法不当 整个回路的电流是
6、电源释放的电功率 电动机消耗功率 例6解答 例7 如图所示 R为电阻箱 V为理想电压表 当电阻箱读数为R1 2 时 电压表读数为U1 4V 当电阻箱读数为R2 5 时 电压表读数为U2 5V 求 1 电源的电动势E和内阻r 2 当电阻箱R读数为多少时 电源的输出功率最大 最大值Pm为多少 答案 1 6V 1 2 1 9W 例8 已知如图 E 6V r 4 R1 2 R2的变化范围是0 10 求 电源的最大输出功率 R1上消耗的最大功率 R2上消耗的最大功率 答案 2 25W 2W 1 5W 例11 如图所示电路 R1为变阻器 R2为定值电阻 r为电源内阻 且r R2 若R1上的电功率为P1 R
7、2上的电功率为P2 以下叙述中正确的是 A 要使P1与P2的和最大 必须使R1 r R2 B 要使P1最大 必须使R1 R2 r C 要使P2最大 必须使R2 R1 r D P1 P2 的最大值 由 和r决定 例9 在外电路为纯电阻的电路中 电源的电动势和内阻都保持一定 在外电路的电阻逐渐减小的过程中 下面说法中正确的是 A 电源的路端电压一定逐渐变小B 电源的输出功率一定逐渐变小C 电源内部消耗的功率一定逐渐变大D 电源的供电效率一定逐渐变小 例10 小张同学将一直流电源的总功率PE 输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标纸上 如右图中的a b c所示 则下列判断正确的是A 直线a表示电源的总功率B 曲线b表示电源的输出功率C 电源的电动势3V 内电阻1 D 电源的最大输出功率Pmax 9W 电源的总功率PE IE I 所以直线a表示电源的总功率 电源内部的发热功率Pr I2r I2 所以曲线b表示电源内部的发热功率 输出功率 由直线a E P I 9 3 3V 由曲线b r Pr I2 9 32 1 例10解答
