江苏省涟水中学高中物理 电源的功率和效率课件 新人教版选修31.ppt

电源的功率和效率 1 闭合电路欧姆定律 2 路端电压跟负载的关系 1 表述 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟内 外电路的电阻之和成反比 2 表达式 1 路端电压随外电路电阻r增大而增大 断路 短路 2 路端电压u随电流i变化的图象 知识回顾 一 闭合电路的功率关系 2 电源的输出功率 外电路的功率 3 电源内部消耗的功率 1 电源的功率 电路的总功率 闭合电路的功率关系 能量守恒 二 电源的效率 最后一个等号只适用于外电路为纯电阻电路 三 电源的输出功率 1 当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 三 电源的输出功率 1 当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 2 电源输出功率随外电阻变化的图线 图线 三 电源的输出功率 1 当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 2 电源输出功率随外电阻变化的图线 图线 3 同一输出功率值对应的两个外电阻的关系 四 用u i图象表示功率关系 图线a表示闭合电路路端电压随外电流的变化情况 图线b表示外电路的电流随电压的变化情况 两图线的交点即为此时电路的工作状态 从交点的横 纵坐标可读出此时电路中的总电流和路端电压 图象中deoi总所围的面积大小 ei总 表示了电源的释放功率 cu端oi总所围的面积大小 ui总 表示了电源的输出功率 而这两面积之差deu端c所围的面积大小 ei总 ui总 则表示了电源内部所消耗的功率 电源的输出功率 内电路消耗的功率 电源的输出功率 当a b两图线斜率相等时 即内 外电阻相等时 图中矩形面积最大 即输出功率最大 可以看出此时路端电压是电动势的一半 电流是最大电流的一半 四 用u i图象表示功率关系 例1 如图所示 线段a为某电源u i图线 线段b为某电阻r的u i图线 以上述电源和电阻组成闭合电路时 求 1 电源的输出功率p出多大 2 电源内部损耗的电功率p内是多少 3 电源的效率 多大 答案 4w 2w 66 7 2 0 5 例2 直线oac为某一直流电源的总功率p总随电流i变化的图线 抛物线obc为同一直流电源内部热功率pr随电流i变化的图线 若a b对应的横坐标为2a 那么线段ab表示的功率为w i 2a对应的外电阻是 5 30或20 例3 右图中图线 表示某电池组的输出电压一电流关系 图线 表示其输出功率一电流关系 该电池组的内阻为 当电池组的输出功率为120w时 电池组的输出电压是v 例4 如图所示电路 电源电动势e为6v 内阻r为2 电阻r为8 电动机m线圈电阻rm为2 当开关s闭合时 电阻r消耗的电功率为2w 则电动机输出的机械功率是a 0 5wb 1 5wc 2wd 3 56w 例5 如图所示 电源的电动势e 7 5v 内阻r 1 0 定值电阻r2 12 电动机m的线圈的电阻r 0 50 闭合开关s 电动机转动稳定后 电压表的示数u1 4v 电阻r2消耗的电功率p2 3 0w 求电动机转动稳定后 1 电路的路端电压 2 通过电动机的电流 3 电阻的值r1 4 电动机输出的机械功率 答案 1 6v 2 1a 3 2 4 3 5w 例6 如图所示电源电动势e 10v 内阻r 0 5 电动机的电阻r0 1 0 定值电阻r 1 5 电动机正常工作时电压表的示数为3 0v 求电源释放的电功率为多少 电动机消耗的电功率为多少 某同学求解如下 整个回路的电流是 经检查 数值计算无误 该同学求解过程是否有不当之处 若有请予以改正 电动机消耗功率 电源释放的电功率 p ei 10 3 33 33 3w p i2r0 3 332 10 11 1w 答 此解法不当 整个回路的电流是 电源释放的电功率 电动机消耗功率 例6解答 例7 如图所示 r为电阻箱 v为理想电压表 当电阻箱读数为r1 2 时 电压表读数为u1 4v 当电阻箱读数为r2 5 时 电压表读数为u2 5v 求 1 电源的电动势e和内阻r 2 当电阻箱r读数为多少时 电源的输出功率最大 最大值pm为多少 答案 1 6v 1 2 1 9w 例8 已知如图 e 6v r 4 r1 2 r2的变化范围是0 10 求 电源的最大输出功率 r1上消耗的最大功率 r2上消耗的最大功率 答案 2 25w 2w 1 5w 例9 在外电路为纯电阻的电路中 电源的电动势和内阻都保持一定 在外电路的电阻逐渐减小的过程中 下面说法中正确的是 a 电源的路端电压一定逐渐变小b 电源的输出功率一定逐渐变小c 电源内部消耗的功率一定逐渐变大d 电源的供电效率一定逐渐变小 例10 小张同学将一直流电源的总功率pe 输出功率pr和电源内部的发热功率pr随电流i变化的图线画在了同一坐标纸上 如右图中的a b c所示 则下列判断正确的是a 直线a表示电源的总功率b 曲线b表示电源的输出功率c 电源的电动势3v 内电阻1 d 电源的最大输出功率pmax 9w 电源的总功率pe ie i 所以直线a表示电源的总功率 电源内部的发热功率pr i2r i2 所以曲线b表示电源内部的发热功率 输出功率 由直线a e p i 9 3 3v 由曲线b r pr i2 9 32 1 例10解答 例11 如图所示电路 r1为变阻器 r2为定值电阻 r为电源内阻 且r r2 若r1