高中物理 電源的功率和效率課件 新人教版選修3-1

1、1 1閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律 rREI2 2路端電壓跟負載的關(guān)系路端電壓跟負載的關(guān)系： IrEU（1 1）表述：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟）表述：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟 內(nèi)、外電路的電阻之和成反比內(nèi)、外電路的電阻之和成反比（2 2）表達式）表達式（1 1）路端電壓隨外電路電阻）路端電壓隨外電路電阻R R增大而增大增大而增大/00RIE rU端，0RIE 端，U斷路斷路短路短路（2 2）路端電壓）路端電壓U U 隨電流隨電流I I 變化的圖象變化的圖象 短I知識回顧知識回顧E rRI一、閉合電路的功率關(guān)系一、閉合電路的功率關(guān)系2 2、電源的輸出功率（外電

2、路的功率）、電源的輸出功率（外電路的功率）3 3、電源內(nèi)部消耗的功率、電源內(nèi)部消耗的功率1 1、電源的功率（電路的總功率）、電源的功率（電路的總功率） IEP 總IUP 出rIP2內(nèi)閉合電路的功率關(guān)系閉合電路的功率關(guān)系rIIUIE2能量守恒：能量守恒：二、電源的效率二、電源的效率E rRIrRREUPP總出（最后一個等號只適用于外電路為純電阻電路）（最后一個等號只適用于外電路為純電阻電路）三、電源的輸出功率三、電源的輸出功率E rRIrRrRErRRERIP4)()(22222出1、當外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大、當外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大 rEPm42三、電源的輸出功率三

3、、電源的輸出功率22)(rRREP出1、當外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大、當外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大rEPm422 2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（ 圖線）圖線）RP 出O RP出出 rrE42三、電源的輸出功率三、電源的輸出功率22)(rRREP出1、當外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大、當外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大rEPm422 2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（電源輸出功率隨外電阻變化的圖線（ 圖線）圖線）RP 出O RP出出 rrE423 3、同一、同一輸出功率值對應的兩個外電阻的關(guān)系輸出功率值對應的兩個外電阻的關(guān)系2

4、21rRR1R2RP四、用四、用U-IU-I圖象表示功率關(guān)系圖象表示功率關(guān)系 圖線圖線A A表示閉合電路路端電壓隨外電流的變化情況；圖表示閉合電路路端電壓隨外電流的變化情況；圖線線B B表示外電路的電流隨電壓的變化情況。兩圖線的交點即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電路中的總電流和路端電壓 。圖象中圖象中DEOIDEOI總總所圍的面積大小所圍的面積大小（EIEI總總）表示了電源的釋放功率；）表示了電源的釋放功率；CUCU端端OIOI總所圍的面積大?。偹鶉?/p>

5、的面積大小（UIUI總總）表示了電源的輸出功率；表示了電源的輸出功率；而這兩面積之差而這兩面積之差DEUDEU端端C C所圍的面所圍的面積大?。ǚe大?。‥IEI總總- -UIUI總總）則表示了電）則表示了電源內(nèi)部所消耗的功率。源內(nèi)部所消耗的功率。電源的輸電源的輸出功率出功率內(nèi)電路消內(nèi)電路消耗的功率耗的功率電源的輸電源的輸出功率出功率 當當A A、B B兩圖線斜率相等時（即內(nèi)、外電阻相等時兩圖線斜率相等時（即內(nèi)、外電阻相等時) )圖中圖中矩形面積最大，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）。是電動勢的一半，電流

6、是最大電流的一半）。四、用四、用U-IU-I圖象表示功率關(guān)系圖象表示功率關(guān)系 例例1 1、如圖所示，線段如圖所示，線段A A為某電源為某電源U-IU-I圖線，線段圖線，線段B B為某電阻為某電阻R R的的U-IU-I圖線圖線以上述電源和電阻組成閉合以上述電源和電阻組成閉合電路時，求電路時，求(1)(1)電源的輸出功率電源的輸出功率P P出多大出多大?(2)?(2)電源內(nèi)部電源內(nèi)部損耗的電功率損耗的電功率P P內(nèi)是多少內(nèi)是多少?(3)?(3)電源的效率電源的效率 多大多大? ?答案：答案：4W 4W ；2W 2W ；66.7%66.7%P/WI/AO123ABC92 20.50.5 例例2 2、

7、直線直線OACOAC為某一直流電源的總功率為某一直流電源的總功率P P總隨總隨電流電流I I變化的圖線變化的圖線, ,拋物線拋物線OBCOBC為同一直流電源內(nèi)部為同一直流電源內(nèi)部熱功率熱功率PrPr隨電流隨電流I I變化的圖線變化的圖線, ,若若A A、B B對應的橫坐對應的橫坐標為標為2A,2A,那么線段那么線段ABAB表示的功率為表示的功率為 W, I=2AW, I=2A對應對應的外電阻是的外電阻是 .530或或20 例例3 3、右圖中圖線右圖中圖線表示某電池組的輸出電壓一表示某電池組的輸出電壓一電流關(guān)系，圖線電流關(guān)系，圖線表示其輸出功率一電流關(guān)系該表示其輸出功率一電流關(guān)系該電池組的內(nèi)阻為

8、電池組的內(nèi)阻為當電池組的輸出功率為當電池組的輸出功率為120W120W時，電池組的輸出電壓是時，電池組的輸出電壓是 V V 例例4 4、如圖所示電路，電源電動勢如圖所示電路，電源電動勢E E為為6V6V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r為為2, 2, 電阻電阻R R為為88，電動機，電動機M M線圈電阻線圈電阻R RM M為為22。當。當開關(guān)開關(guān)S S閉合時，電阻閉合時，電阻R R消耗的電功率為消耗的電功率為2W2W，則電動機輸，則電動機輸出的機械功率是出的機械功率是 A A0.5W B0.5W B1.5W C1.5W C2W D2W D3.56W3.56WME rSR 例例5 5、如圖所示，電源的電動勢如圖

9、所示，電源的電動勢E E7.57.5V V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r1.0 1.0 ，定值電阻，定值電阻R R2 212 12 ，電動機，電動機M M的線圈的線圈的電阻的電阻R R0.50 0.50 閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S，電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定，電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，電壓表的示數(shù)后，電壓表的示數(shù)U U1 14 4 V V，電阻，電阻R R2 2消耗的電功率消耗的電功率P P2 23.0 3.0 W W求電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后：求電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后：（1 1）電路的路端電壓）電路的路端電壓. .（2 2）通過電動機的電流）通過電動機的電流（3 3）電阻的值）電阻的值R R1 1；（4 4）電動機輸出的機械功率。）電動機輸

10、出的機械功率。 MVR1E rS R2答案：（答案：（1 1）6V6V（2 2）1A(3)2(4)3.5W1A(3)2(4)3.5W 例例6 6、如圖所示電源電動勢如圖所示電源電動勢E E=10V=10V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r=0.5=0.5電電動機的電阻動機的電阻R R0 0 =1.0, =1.0,定值電阻定值電阻R R=1.5,=1.5,電動機正常電動機正常工作時電壓表的示數(shù)為工作時電壓表的示數(shù)為3.0V3.0V求電源釋放的電功率為求電源釋放的電功率為多少？電動機消耗的電功率為多少？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：某同學求解如下：整個回路的電流是： 經(jīng)檢查，

11、數(shù)值計算無誤，該經(jīng)檢查，數(shù)值計算無誤，該同學求解過程是否有不當之處，同學求解過程是否有不當之處，若有請予以改正。若有請予以改正。電動機消耗功率：電動機消耗功率：電源釋放的電功率：電源釋放的電功率：A333015150100.RRrEI P=EIP=EI=10=103.33=33.3W3.33=33.3WP=IP=I2 2R R0 0= 3.33= 3.332 2 10=11.1W10=11.1WRE rV答：答：此解法不當此解法不當整個回路的電流是：整個回路的電流是：A2513 .RUI電源釋放的電功率：電源釋放的電功率：W20210 EIP總功總功電動機消耗功率：電動機消耗功率： W1250

12、5122022 .rRIPP總總功功例例6 6解答：解答： 例例7 7、如圖所示，如圖所示，R R為電阻箱，為電阻箱，V V為理想電壓表當為理想電壓表當電阻箱讀數(shù)為電阻箱讀數(shù)為R R1 1=2=2時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U U1 1=4V=4V；當電阻箱；當電阻箱讀數(shù)為讀數(shù)為R R2 2=5=5時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U U2 2=5V=5V求：求： (1)(1)電源的電動勢電源的電動勢E E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r r。 (2)(2)當電阻箱當電阻箱R R讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大? ?最大值最大值P Pm m為多少為多少? ?答案：（答案：（1

13、1）6V6V、1 1（2 2） 11、9W9W 例例8 8、已知如圖，已知如圖，E E =6V=6V，r r =4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的變化范圍是的變化范圍是0 01010。求：。求： 電源的最大輸出功率；電源的最大輸出功率； R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率； R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。 E rR2R1答案：答案： 2.25W2.25W； 2W2W； 1.5W 1.5W。 例例9 9、在外電路為純電阻的電路中，電源的電動在外電路為純電阻的電路中，電源的電動勢和內(nèi)阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過勢和內(nèi)阻都保持一定，在外電路的電阻逐

14、漸減小的過程中，下面說法中正確的是程中，下面說法中正確的是 A A電源的路端電壓一定逐漸變小電源的路端電壓一定逐漸變小 B B電源的輸出功率一定逐漸變小電源的輸出功率一定逐漸變小 C C電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大 D D電源的供電效率一定逐漸變小電源的供電效率一定逐漸變小 例例1010、小張同學將一直流電源的總功率小張同學將一直流電源的總功率P PE E、輸、輸出功率出功率P PR R和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P Pr r隨電流隨電流 I I 變化的變化的圖線畫在了同一坐標紙上，如右圖中的圖線畫在了同一坐標紙上，如右圖中的 a a、b b、c c

15、 所所示，則下列判斷正確的是示，則下列判斷正確的是A.A.直線直線 a a 表示電源的總功率表示電源的總功率B .B .曲線曲線 b b 表示電源的輸出功率表示電源的輸出功率 C.C.電源的電動勢電源的電動勢3 3V V. .內(nèi)電阻內(nèi)電阻1 1D .D .電源的最大輸出功率電源的最大輸出功率P Pmaxmax= 9= 9W W321P/W369I/A0acb321P/W369I/A0acb電源的總功率電源的總功率P PE E = =IEIEI I所以直線所以直線 a a 表示電源的總功率表示電源的總功率電源內(nèi)部的發(fā)熱功率電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P Pr r = =I I2 2r rI I2 2 所以

16、曲線所以曲線 b b 表示電源內(nèi)部的發(fā)熱功率表示電源內(nèi)部的發(fā)熱功率輸出功率輸出功率rR)rR(ER)rRE(RIPR42222 由直線由直線 a a ，E E= =P P/ /I I=9/3=3=9/3=3V V 由曲線由曲線 b, r=Pb, r=Pr r /I /I2 2 = =9 9 / / 3 32 2 =1 =1 例例1010解答：解答： 例例1111、如圖所示電路，如圖所示電路，R R1 1為變阻器，為變阻器，R R2 2為定值電為定值電阻，阻，r r為電源內(nèi)阻，且為電源內(nèi)阻，且r r R R2 2。若。若R R1 1上的電功率為上的電功率為P P1 1，R R2 2上的電功率為上的電