電源外特性和輸出功率

電源外特性和輸出功率當(dāng)前第1頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1、了解電源外特性實(shí)驗(yàn)電路的組成。2、理解路端電壓與負(fù)載電流的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，理解閉合電路的功率表達(dá)式。3、幫助學(xué)生記憶當(dāng)電路為三種不同工作狀態(tài)時(shí)，分別對(duì)應(yīng)的路段電壓的值，記憶電源輸出總功率、電源內(nèi)耗功率、電源向負(fù)載輸出功率的公式。

當(dāng)前第2頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)

技能目標(biāo)

1、學(xué)會(huì)組裝電源外特性實(shí)驗(yàn)電路。2、掌握閉合電路路端電壓與電路電流之間變化關(guān)系的表達(dá)式及路段電壓公式。3、學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)知識(shí)完成相關(guān)題目。

當(dāng)前第3頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)

情感目標(biāo)

1、養(yǎng)成通過(guò)親自實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)一般規(guī)律的動(dòng)手能力。

2、通過(guò)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐，使其能夠獲得成功帶來(lái)的愉悅，從而引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)前第4頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)

學(xué)習(xí)重難點(diǎn)

學(xué)習(xí)重點(diǎn)

1、電源外部特性曲線的理解、畫(huà)法。

2、電源總功率、電源內(nèi)耗功率、電源輸出功率三者之間的關(guān)系，各自的表達(dá)式。學(xué)習(xí)難點(diǎn)

電源外特性曲線的理解。

當(dāng)前第5頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)情境引入電源在我們的日常生活中非常普遍，它是能夠?yàn)殡娐诽峁┏掷m(xù)電能的裝置，例如干電池、鉛蓄電池、鋰電池、鋅汞電池等，以及近幾年在飛速發(fā)展的太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電裝置。

當(dāng)前第6頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)當(dāng)前第7頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)

前面的課程我們首先學(xué)習(xí)了電源的相關(guān)知識(shí)，知道電源既有電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r也有端電壓U，電動(dòng)勢(shì)只存在于電源的內(nèi)部，端電壓則是電源加在外電路兩端的電壓。接著學(xué)習(xí)了全電路的歐姆定律，如下圖所示一個(gè)簡(jiǎn)單的閉合電路，分為內(nèi)電路（電源內(nèi)部的電路）和外電路（電源外部的電路）兩部分，通過(guò)整個(gè)電路的總電流I=E/(r+R)。當(dāng)外電路電阻R值增大或減小時(shí)，U和I怎樣變化呢，它們之間是否存在什么規(guī)律呢，電源向電阻輸出的功率是多少呢？這就是我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

當(dāng)前第8頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)ErSRAB外電路I閉合電路當(dāng)前第9頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)任務(wù)導(dǎo)入今天我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要分為兩個(gè)部分：

一、電源的外特性。

二、電源向負(fù)載輸出的功率。當(dāng)前第10頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)任務(wù)實(shí)施一、電源的外特性——路端電壓與負(fù)載電流的關(guān)系，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示的方法來(lái)學(xué)習(xí)，如下所示為我們所使用的實(shí)驗(yàn)電路，電路中電壓表V測(cè)量的是路端電壓U的值，電流表A測(cè)量的是通過(guò)外電路的總電流I的值，外電R=R0+R1。電壓表選擇量程為3V，電流表選擇量程為0.6A，滑動(dòng)變阻器最大值為10Ω，定值電阻R0為5Ω，兩節(jié)干電池組合后E為3V，電源內(nèi)阻r為2Ω。對(duì)于該電路，開(kāi)關(guān)S有打開(kāi)和閉合兩種狀態(tài)，我們來(lái)一起分析一下這兩種工作狀態(tài)時(shí)，電壓表和電流表的讀數(shù)情況。當(dāng)前第11頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)負(fù)載E、rsR1AVR0實(shí)驗(yàn)電路連接圖實(shí)驗(yàn)電路圖當(dāng)前第12頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)1.開(kāi)關(guān)S打開(kāi)時(shí)

此時(shí)電路為開(kāi)路狀態(tài)，電路中通過(guò)的電流為0，電流表讀數(shù)為0，內(nèi)阻壓降U內(nèi)=r×I=0，電壓表測(cè)量的為電路的開(kāi)路電壓U外=E-U內(nèi)=E，即電源的開(kāi)路電壓為電源的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)前第13頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)2.開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)

此時(shí)通過(guò)不斷的調(diào)整R0改變外電阻R的大小，那么當(dāng)外電路電阻增大（或減?。r(shí)，電流怎樣變化？路端電壓怎樣變化？當(dāng)前第14頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)E

r

R0

（變阻）R1

R

電流表電壓表

3

2

5050.432.143

2

55100.252.53

2

510150.152.7RIURIU閉合電路歐姆定律：

I=E/(r+R)外電路電壓：U=E-U內(nèi)=E-I×r當(dāng)前第15頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)電源的外特性關(guān)系曲線：

1.當(dāng)電流I=0時(shí)，路端電壓U=E。2.當(dāng)電流I≠0時(shí)，路端電壓U=I×R，左圖斜線的斜率即為電源內(nèi)阻。3.當(dāng)電源短路時(shí)，I短=E/r（延長(zhǎng)曲線與X軸交點(diǎn)得到I短值），則U=E-I短×r=0，此時(shí)為嚴(yán)重的故障狀態(tài)，應(yīng)該避免發(fā)生。如果為維修或調(diào)試設(shè)備必須短路，則應(yīng)保證在電路安全的狀況下。U/VI/ＡOEU內(nèi)=I×rU外=I×R當(dāng)前第16頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)二、電源向負(fù)載的輸出功率電流做功的過(guò)程實(shí)際上就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程，電流在一段電路上做功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積，即W=UIt，因?yàn)閁=I×R，因此W=

電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功為功率，通過(guò)W的表達(dá)式可以得到功率表達(dá)式：P=W/t=UI=

當(dāng)前第17頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)已知在閉合回路中，電源電動(dòng)勢(shì)為外電路電壓和內(nèi)電路電壓之和，即E=U外+U內(nèi)。

則在等式兩邊同時(shí)乘以該電路的電流I得到EI=U外I+U內(nèi)I,即P總=P外+P內(nèi)。ErSRAB外電路I當(dāng)前第18頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)

閉合回路中的功率關(guān)系：電源提供的總功率：P總=EI電源內(nèi)耗功率：P內(nèi)=U內(nèi)I=電源輸出功率：P外=U外I=電源向負(fù)載輸出的功率即為電源的輸出功率。當(dāng)前第19頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)案例分析一、設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r=2Ω。請(qǐng)根據(jù)路端電壓與電流的關(guān)系式U=E-Ir，以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，做出U與I關(guān)系的函數(shù)圖像。U/VI/ＡOE=３vI短＝１.５Ａ與y軸交點(diǎn)為開(kāi)路電壓E，與x軸交點(diǎn)為電源短路電流I=E/r。當(dāng)前第20頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)二、如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=4.0V，內(nèi)阻r＝0.2Ω，外阻R＝1.8Ω,閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電源的總功率，電源內(nèi)消耗的功率、電源向負(fù)載的輸出功率各為多少？I=E/(R+r)=2A，P總=EI=4×2=8WP內(nèi)=I×I×r=2×2×0.2=0.8WP外=UI=I×I×R=2×2×1.8=7.2WVRrE當(dāng)前第21頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)拓展知識(shí)電源向負(fù)載輸出功率的最大值是什么：P外=U外I====當(dāng)R=r時(shí),即外阻等于內(nèi)阻時(shí),電源的輸出功率最大。此時(shí)Pmax=當(dāng)前第22頁(yè)\共有23頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)學(xué)習(xí)評(píng)測(cè)判斷下列說(shuō)法是否正確：1.