閉合電路中的各種功率.doc

淺談純電阻閉合電路中的功率和電源效率漁行實(shí)驗(yàn)學(xué)校 王元金純電阻閉合電路是高中物理電學(xué)的基本電路，正確理解相關(guān)概念和靈活運(yùn)用解題方法是學(xué)習(xí)恒定電路的基礎(chǔ)。本文就電路中的功率和電源效率作一個(gè)學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)，希望對(duì)同學(xué)們的學(xué)習(xí)有幫助。一、閉合電路中的功率1電源的功率：是描述閉合電路中電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能快慢的物理量。它在數(shù)量上等于總電流I與電源電動(dòng)勢(shì)E的乘積，即 P=IE2電源的輸出功率：是指外電路上的電功率，它在數(shù)量上等于總電流I與路端電壓U的乘積。P=IU即對(duì)于純電阻電路，電源的輸出功率P=I2R=(R=由上式可以看出，當(dāng)外電阻等于電源內(nèi)電阻時(shí)(R=r)，電源輸出功率最大，其最大輸出功率為。當(dāng)Rr時(shí)，隨R增大P減小，隨R減小，P增大當(dāng)Rr時(shí)，隨R增大P減小，隨R減小，P減小，如圖1所示： 圖13電源內(nèi)部損耗的功率：指內(nèi)電阻的熱功率，即P=I2r4根據(jù)能量守恒定律可得P=P+P二、電源效率電源的效率是指電源的輸出功率與電源的功率之比，即=對(duì)純電阻電路，電源的效率為=由上式看出，外電阻越大，電源的效率越高。當(dāng)R=r，P=P時(shí)，=50%。外電阻短路即R=0，=0；外電路斷開時(shí)，電源不工作，=0三、典型例題分析如圖2所示電路中，已知電源電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)電阻r=1，R1=2，滑線變阻器R的阻值可連續(xù)增大，求：(1)當(dāng)R多大時(shí)，R消耗的功率最大？(2)當(dāng)R多大時(shí)，R1消耗的功率最大？ErR1R圖2分析與解答：在求R消耗的最大功率時(shí)，把R1歸入內(nèi)電阻，當(dāng)R=R1+r時(shí)，R消耗的功率最大；但在求R1消耗的最大功率時(shí)，因?yàn)镽1為定值電阻，不能套用上述方法，應(yīng)用另一種思考方法求解，由P1=I2R，可知，只要電流最大，P1就最大，所以當(dāng)把R調(diào)到零時(shí)，R1上有最大功率。解：(1)把R1歸為內(nèi)阻，當(dāng)R=r+R1=3時(shí)，R消耗功率最大，Pm=0.75W(2)由P1=I2R可知，當(dāng)I最大時(shí)，P1最大，要使I最大，則應(yīng)使R=0。當(dāng)R=0時(shí)，消耗的功率最大。Pm=R1=2W=2W電源的輸出功率最大和外電阻的功率最大不是一回事，外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)電源的輸出功率最大，當(dāng)外電阻不能等于內(nèi)電阻