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1、第五节 电功率 第二课时 闭合电路中的功率问题 电源的功率P总 电源将其他形式的能转化为电能的功率 也称为电源的总功率 公式 P总 IE普遍适用只适用于外电路为纯电阻的电路 总 闭合电路中的功率问题 电源内阻消耗功率P内 电源内阻的热功率 也称为电源的消耗功率 公式 P内 I2r电源的输出功率P出 外电路的消耗功率 公式 P出 IU外普遍适用P出只适用于外电路为纯电阻的电路 闭合电路上功率分配关系 闭合电路上功率分配关系 P总 P出 P内即 EI UI I2r闭合电路上功率的分配关系反映了闭合电路中能量的转化和守恒 电源的效率 外 总 外 外 由上式可知 外电阻越大 电源的效率越高 输出功率与
2、外电阻之间的关系 电源的输出功率P输 1 由上式可以知道 当R r时 输出功率最大 Pmax E2 4r 此时电源的效率为50 2 当R r时 随着R的增大输出功率减少3 当R r时 随着R的增大输出功率增大4 当P出 Pmax时 每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2 且R1 R2 r2 电源的输出功率和效率的讨论 在右图中 若E 3V r 0 5 R0 1 5 变阻器的最大值是10 讨论 1 在R等于多少时 R消耗的功率才最大 2 当R等于多少时 R0消耗的功率才最大呢 由上述分析可知 在研究电阻上消耗的功率时 应注意区分 可变与定值 着这两种情况 两种情况中求解的思路和方法是不相同的
3、 等效电源法 即把电路中的定值电阻等效成电源内阻 当可变电阻等于电源内阻时 其获得功率最大 配方法 不等式法等 用分式的性质求解极值问题 如图电路中 电源电压为60V 内阻不计 电阻R 2 电动机的内电阻为R0 1 6 电压表的示数为50V 电动机正常工作 求电动机的输出功率 解 电动机正常工作 两端的电压U0 50V 则电阻R两端的电压为U 10V 所以电路的电流I U R 10 2 5A电动机的输出功率P出 U0I I2R0 210W 对于连入电路的灯泡而言 亮度最大的是 通过电流大的灯泡两端电压大的灯泡电阻值大的灯泡消耗电功率大的灯泡 D 如图 电源的电动势为2V 内阻为0 5 R0为2
4、 变阻器的阻值变化范围是0 10 求 1 变阻器阻值多大时R0消耗的功率最大 2 变阻器的阻值多大时变阻器消耗的功率最大 其最大功率是多少 解 R0消耗的功率P0 I2R0 E2R0 R R0 r 代入数据得 P0 4 R 2 5 2W当R 0时 R0消耗的功率最大2 滑动变阻器R消耗的功率 P I2R E2R R R0 r 将R0和r等效为电源的内阻 则当R R0 r 2 5 时 R的消耗功率最大 Pmax E2 4 R0 r 0 4W 额定电压都是110V 额定功率PA 100W PB 40W的电灯两盏 若接在电压是220V的电路上 使两盏电灯均能正常发光 且电路中消耗功率最小的电路是图中那一个 A B D C C
