电源的功率和效率PPT课件.ppt

11 1闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 2 2路端电压跟负载的关系路端电压跟负载的关系：（1 1）表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟）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内、外电路的电阻之和成反比（2 2）表达式）表达式（1 1）路端电压随外电路电阻）路端电压随外电路电阻R R增大而增大增大而增大断路断路短路短路（2 2）路端电压）路端电压U U 随电流随电流I I 变化的图象变化的图象 知识回顾知识回顾2E rRI一、闭合电路的功率关系一、闭合电路的功率关系2 2、电源的输出功率（外电路的功率）、电源的输出功率（外电路的功率）3 3、电源内部消耗的功率、电源内部消耗的功率1 1、电源的功率（电路的总功率）、电源的功率（电路的总功率）闭合电路的功率关系闭合电路的功率关系能量守恒：能量守恒：3二、电源的效率二、电源的效率E rRI（最后一个等号只适用于外电路为纯电阻电路）（最后一个等号只适用于外电路为纯电阻电路）4三、电源的输出功率三、电源的输出功率E rRI1、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大5三、电源的输出功率三、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、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大2 2、电源输出功率随外电阻变化的图线（、电源输出功率随外电阻变化的图线（图线）图线）O RP出出 r6三、电源的输出功率三、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、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大2 2、电源输出功率随外电阻变化的图线（、电源输出功率随外电阻变化的图线（图线）图线）O RP出出 r3 3、同一输出功率值对应的两个外电阻的关系、同一输出功率值对应的两个外电阻的关系7四、用四、用U-IU-I图象表示功率关系图象表示功率关系 图线图线A A表示闭合电路路端电压随外电流的变化情况；图表示闭合电路路端电压随外电流的变化情况；图线线B B表示外电路的电流随电压的变化情况。两图线的交点即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电路中的总电流和路端电压 。图图象象中中DEOIDEOI总总所所围围的的面面积积大大小小（EIEI总总）表示了电源的释放功率；）表示了电源的释放功率；CUCU端端OIOI总总所所围围的的面面积积大大小小（UIUI总总）表示了电源的输出功率；表示了电源的输出功率；而而这这两两面面积积之之差差DEUDEU端端C C所所围围的的面面积积大大小小（EIEI总总-UIUI总总）则则表表示示了了电电源内部所消耗的功率。源内部所消耗的功率。电源的输电源的输出功率出功率内电路消内电路消耗的功率耗的功率8电源的输电源的输出功率出功率 当当A A、B B两图线斜率相等时（即内、外电阻相等时两图线斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中图中矩形面积最大，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）。是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。四、用四、用U-IU-I图象表示功率关系图象表示功率关系9 例例1 1、如图所示，线段如图所示，线段A A为某电源为某电源U-IU-I图线，线段图线，线段B B为某电阻为某电阻R R的的U-IU-I图线图线以上述电源和电阻组成闭合以上述电源和电阻组成闭合电路时，求电路时，求(1)(1)电源的输出功率电源的输出功率P P出多大出多大?(2)?(2)电源内部电源内部损耗的电功率损耗的电功率P P内是多少内是多少?(3)?(3)电源的效率电源的效率 多大多大?答案：答案：4W 4W；2W 2W；66.7%66.7%10P/WI/AO123ABC92 20.50.5 例例2 2、直线直线OACOAC为某一直流电源的总功率为某一直流电源的总功率P P总随总随电流电流I I变化的图线变化的图线,抛物线抛物线OBCOBC为同一直流电源内部为同一直流电源内部热功率热功率PrPr随电流随电流I I变化的图线变化的图线,若若A A、B B对应的横坐对应的横坐标为标为2A,2A,那么线段那么线段ABAB表示的功率为表示的功率为 W,I=2AW,I=2A对应对应的外电阻是的外电阻是 .11530v 例例3 3、右图中图线右图中图线表示某电池组的输出电压一表示某电池组的输出电压一电流关系，图线电流关系，图线表示其输出功率一电流关系该表示其输出功率一电流关系该电池组的内阻为电池组的内阻为当电池组的输出功率为当电池组的输出功率为120W120W时，电池组的输出电压是时，电池组的输出电压是 122024/3/13 周三13 例例4 4、如图所示电路，电源电动势如图所示电路，电源电动势E E为为6V6V，内阻，内阻r r为为2,2,电阻电阻R R为为88，电动机，电动机M M线圈电阻线圈电阻R RM M为为22。当。当开关开关S S闭合时，电阻闭合时，电阻R R消耗的电功率为消耗的电功率为2W2W，则电动机输，则电动机输出的机械功率是出的机械功率是 A A0.5W B0.5W B1.5W C1.5W C2W D2W D3.56W3.56WME rSR14 例例5 5、如如图图所所示示，电电源源的的电电动动势势E E7.57.5V V，内内阻阻r r1.0 1.0，定定值值电电阻阻R R2 212 12，电电动动机机M M的的线线圈圈的的电电阻阻R R0.50 0.50 闭闭合合开开关关S S，电电动动机机转转动动稳稳定定后后，电电压压表表的的示示数数U U1 14 4 V V，电电阻阻R R2 2消消耗耗的的电电功功率率P P2 23.0 3.0 W W求电动机转动稳定后：求电动机转动稳定后：（1 1）电路的路端电压）电路的路端电压.（2 2）通过电动机的电流）通过电动机的电流（3 3）电阻的值）电阻的值R R1 1；（4 4）电动机输出的机械功率。）电动机输出的机械功率。MVR1E rS R2答案：（答案：（1 1）6V6V（2 2）1A(3)2(4)3.5W1A(3)2(4)3.5W15 例例6 6、如图所示电源电动势如图所示电源电动势E E=10V=10V，内阻，内阻r r=0.5=0.5电电动机的电阻动机的电阻R R0 0=1.0,=1.0,定值电阻定值电阻R R=1.5,=1.5,电动机正常电动机正常工作时电压表的示数为工作时电压表的示数为3.0V3.0V求电源释放的电功率为求电源释放的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少？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：某同学求解如下：整个回路的电流是：经检查，数值计算无误，该同经检查，数值计算无误，该同学求解过程是否有不当之处，若学求解过程是否有不当之处，若有请予以改正。有请予以改正。电动机消耗功率：电动机消耗功率：电源释放的电功率：电源释放的电功率：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 rV16答：此解法不当答：此解法不当整个回路的电流是：整个回路的电流是：电源释放的电功率：电源释放的电功率：电动机消耗功率：电动机消耗功率：例例6 6解答：解答：17 例例7 7、如图所示，如图所示，R R为电阻箱，为电阻箱，V V为理想电压表当电为理想电压表当电阻箱读数为阻箱读数为R R1 1=2=2时，电压表读数为时，电压表读数为U U1 1=4V=4V；当电阻箱读；当电阻箱读数为数为R R2 2=5=5时，电压表读数为时，电压表读数为U U2 2=5V=5V求：求：(1)(1)电源的电动势电源的电动势E E和内阻和内阻r r。(2)(2)当电阻箱当电阻箱R R读数为多少时，电源的输出功率最大读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值最大值P Pm m为多少为多少?答案：（答案：（1 1）6V6V、1 1（2 2）11、9W9W18 例例8 8、已知如图，已知如图，E E=6V=6V，r r=4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的变化范围是的变化范围是0 01010。求：。求：电源的最大输出功率；电源的最大输出功率；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；1.5W1.5W。19 例例1111、如如图图所所示示电电路路，R R1 1为为变变阻阻器器，R R2 2为为定定值值电电阻阻，r r为为电电源源内内阻阻，且且r r R R2 2。若若R R1 1上上的的电电功功率率为为P P1 1，R R2 2上的电功率为上的电功率为P P2 2。以下叙述中正确的是。以下叙述中正确的是(A)(A)要使要使P P1 1与与P P2 2的和最大，必须使的和最大，必须使R R1 1=r rR R2 2。(B)(B)要使要使P P1 1最大，必须使最大，必须使R R1 1=R R2 2+r+r。(C)(C)要使要使P P2 2最大，必须使最大，必须使R R2 2=R R1 1+r+r。(D)(D)（P P1 1+P P2 2）的最大值，由）的最大值，由和和r r决定。决定。rR1R220 例例9 9、在外电路为纯电阻的电路中，电源的电动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程中，下面说法中正确的是 A A电源的路端电压一定逐渐变小电源的路端电压一定逐渐变小 B B电源的输出功率一定逐渐变小电源的输出功率一定逐渐变小 C C电源内部消耗的功率一定逐渐变大电源内部消耗的功率一定逐渐变大 D D电源的供电效率一定逐渐变小电源的供电效率一定逐渐变小21 例例1010、小小张张同同学学将将一一直直流流电电源源的的总总功功率率P PE E、输输出出功功率率P PR R和和电电源源内内部部的的发发热热功功率率P Pr r随随电电流流 I I 变变化化的的图图线线画画在在了了同同一一坐坐标标纸纸上上，如如右右图图中中的的 a a、b b、c c 所所示示，则下列判断正确的是则下列判断正确的是A.A.直线直线 a a 表示电源的总功率表示电源的总功率B.B.曲线曲线 b b 表示电源的输出功率表示电源的输出功率 C.C.电源的电动势电源的电动势3 3V V.内电阻内电阻1 1D.D.电源的最大输出功率电源的最大输出功率P Pmaxmax=9=9W W321P/W369I/A0acb22321P/W369I/A0acb电源的总功率电源的总功率P PE E=IEIEI I所以直线所以直线 a a 表示电源的总功率表示电源的总功率电源内部的发热功率电源内部的发热功率P Pr r=I I2 2r rI I2 2 所以曲线所以曲线 b b 表示电源内部的发热功率表示电源内部的发热功率输出功率输出功率由直线由直线 a a ，E E=P P/I I=9/3=3=9/3=3V V 由曲线由曲线 b,r=Pb,r=Pr r/I/I2 2=9 9/3 32 2=1=1 例例1010解答：解答：232024/3/13 周三24