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1、高考物理-电源的输出功率和电路的最大功率有关求“电源的最大输出功率”、“电路中某部分消耗的最大功率”或“电源的效率”等问题，在解题中容易出现一些错误，本文着重阐述电源的输出功率及其变化规律。并举例说明如何求电路的最大功率。电源输出功率指的是电源提供给外电路用电器的功率。在数值上等于UI。电源发出的功率，实质就是电源释放的功率(又称为电源的总功率)，它是电源通过非静电力将其他形式的能转化为电能的功率。在数值上等于1。电源的效率指的是电源的输出功率与电源总功率的比匱如果电源的电动势为&,内电阻为r,外电路的电阻为R,通过电对于给定的电源，一般它的电动势和内电阻是不变的，所以从上述表达式中不难看出：
2、电源的输出功率P出是随着外电路的电阻R而变化的。若用图象表示P出与R关系，从图象1P出梍R图像可进一步看出电源输出功率随外电阻变化的规律:(1) 当外电路电阻R小于电源内电阻r时，电源输出功率随着外电路电阻的增大而增大。(2) 当外电路电阻R大于电源内电阻r时，电源输出功率随着外电路电阻的增大而减小。当外电路电阻R等于电源内电阻r时，电源输出功率最大。其最大输出功率由血=害产可得嘔=石电源输出功率最大时，电源的效率并不高，此时电源的效率例一电源的电动势&=10伏特，内电阻r=1欧姆，外电路由定值电阻R1可变电阻R2并联组成（如图2）R1=6欧姆。求：（l）当R2调到何值时，电源输出功率最大？最
3、大输出功率是多少？（2）要使电源输出功率为16瓦特，R2应调到何值？这时电源的效率是多少？解:电源输出最大功率的条件是只外=只，故有外将r=l欧姆，R1=6欧姆代人上式.解得R=1.2欧姆。2电源的最大输出功率为：解得：R=4欧姆或R抇=0.25欧姆。由并联电阻关系宅解得:Ki十R2=12欧姆或R2抇=0.26欧姆。（由此可知，要使电源输出功率为16瓦特，R2应调到12欧姆，这时电源效率为80%；或者将R2调到0.26欧姆，这时电源效率为20%。从图1还可知，当电源输出功率小于电源最大输出功率时，外电路的电阻将有两于阻值与同一个输出功率相对应，且阻值大的外电阻所组成的电路电源的效率较例二电源的
4、电动势&=60伏特内电阻r=2欧姆，R1=4欧姆，R?为变阻器（如图3）,要使变阻器消耗的功率最大，R2应是多大？这时R；消耗的电功率是多少？解法一：根据闭合电路欧姆定津，1=&/（叫+只2+（）,且卩2=&-1（+叫）。因此,令匕二R+r,由于R+(R+r)=(R+r)202=(R-r)+4Rr，20220这样上式可以改写为F空（护-G十4R（R因为电源的电动势&和内电阻r0与电路无关，可以看作恒量，因此，只有R2=r0时，上式中分母的值最小，整个分式的值最大，这时在r2上消耗的电功率就达到最大值，所以R=r=R+r=4+2=6（欧姆）201这时R2消耗的最大功率是Pm=150（瓦特）上式解
5、法，给我们一个启示：我们可以把R1看成是电源内电阻的一部分。这样内电阻r0就是R1+ro利用电源输出功率最大的条件：外电阻等于电源的内电阻，即R2=r0=R1+r，本题就能直接算出变阻R?的值，及R2消耗的最大电功率。解法如下。解法二：利用电源输出功率最大的条件，可得：R=r+R=2+4=6（欧姆）.21这时R2消耗的最大功率是例三在例二的图中，若电源的电动势为10伏特，内电阻为2.5欧姆。当R1=10欧姆时。求：要使R1消耗的电功率最大，变阻器R2应多大？这时叫消耗的电功率是多少？要使电源输出功率最大，变阻器R2应多大？这时电源输出功率是多少？有的同学作如下的解答：把R2作为电源内电阻的一部
6、分，那么，电源输出功率最大的条件是R=R+r，所以12R=R-r=10-2.5=7.5（欧姆）。21:/1沪逹时R消耗的功率片=识瓦特h电源输出的功率P如二学二拱=io（W）-这样的解答是错误的。因为把R2作为电源内电阻的一部分，但是这样的电源内电阻却是变化的，而不是恒量。不符合电源输出功率最大值的条件的前提，即把电源电动势与内电阻看作恒量。这题正确的解法如下：（l）R1消耗的功率P1=I2R1，因为R1恒定，要使P1最大，必须使I最大。根据全电路欧姆定律I=&/（R2+r+R），由于&、r、R恒定，当R0时I最大,即P最大，这时R消耗的最大功率11（2）由题意可知R外=叫+屯从P出梍P外图象（参见图4）的MBC段可以看出,当只外（时，输出功率随着外电阻的减少而增大，这个电路的电源输出功率这时所对应的电源输出功率最大，其数值为是在BC段变化，所以当R2=时，外电阻R外=R1如果例三中R1改为1.5欧姆。则第问解法同例三，当R2时I最大、Ri消耗的功率最大,改为=0其值为ioV第问，因为叫挘糭r,从p出梍P外图象可以看出，外电阻的变化范围在R1到无限大之间（设R2为理想变阻器，变化范围从0fg）,图象将可在AMBC段变化,当R外=r时，电源输出功率最大。这时R1+R=r所以R2，所以2=r-Ri=2.5-15=1（欧姆）。这时电源输出功率的最大值为
