电源外特性和输出功率.

装置。
前面的课程我们首先学习了电源的相关知识，知道电源 既有电动势E、内阻r也有端电压U，电动势只存在于电源 的内部，端电压则是电源加在外电路两端的电压。接着学
习了全电路的欧姆定律，如下图所示一个简单的闭合电路
，分为内电路（电源内部的电路）和外电路（电源外部的 电路）两部分，通过整个电路的总电流I=E/(r+R)。当外电 路电阻R值增大或减小时，U和I怎样变化呢，它们之间是 否存在什么规律呢，电源向电阻输出的功率是多少呢？这
电工电子技术基础与技能 训练
基尔霍夫第一定律
简单直流电路的设计
学习目标
知识目标
1、了解电源外特性实验电路的组成。 2、理解路端电压与负载电流的关系，知道这 种关系的公式表达和图线表达，理解闭合电路的 功率表达式。 3、帮助学生记忆当电路为三种不同工作状态 时，分别对应的路段电压的值，记忆电源输出总 功率、电源内耗功率、电源向负载输出功率的公 式。
案例分析
一、设电源的电动势E=3V ，内阻r=2Ω。请根据路 端电压与电流的关系式 U/V
E=３v
U=E-Ir，以U为纵坐标，
I为横坐标，做出U与I关 系的函数图像。
O
I短＝１.５Ａ
I/Ａ
与y轴交点为开路电压E，与x轴 交点为电源短路电流I=E/r。
二、如图所示，电源电 动势E=4.0V，内阻r＝ 0.2Ω，外阻R＝1.8Ω, 闭合开关时，电源的 总功率，电源内消耗 的功率、电源向负载 的输出功率各为多少 ？
关系的函数图像。
2.如图，外电路有一电阻R，电源为一节干电池，内阻为r ，电动势为E，该电路的总功率、 电源内消耗功率、电源向负载 输出的功率分别为多少？
I
R
S
A
E
B r
谢谢观赏
技能目标 1Hale Waihona Puke Baidu学会组装电源外特性实验电路。 2、掌握闭合电路路端电压与电路电流之 间变化关系的表达式及路段电压公式。 3、学生能够应用所学知识完成相关题目 。
情感目标 1、养成通过亲自实验推导一般规律的 动手能力。 2、通过学生的动手实践，使其能够获 得成功带来的愉悦，从而引起学生的学习 兴趣。
变化？路端电压怎样变
化？
E 3 3
r 2 2
R0 5 5
（变阻）R1 0 5
R 5 10
电流表 0.43 0.25
电压表 2.14 2.5
3
2
5
10
15
0.15
2.7
闭合电路欧姆定律： I=E/(r+R)
外电路电压：U=E-U内=E-I×r
R R
I I
U U
电源的外特性关系曲线：
1.当电流I=0时，路端电压U=E。
O
I/Ａ
二、电源向负载的输出功率 电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的 过程，电流在一段电路上做功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即W=UIt，因 为U=I×R，因此W=
电流在单位时间内做的功为功率，通过W的表达式可以
得到功率表达式：P=W/t=UI=
• 项目小结： 1、电源外特性 闭合电路欧姆定律： I=E/(r+R) 开路时外电压： U=E 通路时外电压： U=IR=E-Ir 短路时外电压： U=0 2、电源输出功率 电源总功率： P总=EI 电源内耗功率：P内=U内I= 电源输出功率：P外=U外I=
• 课后作业： 1.设电源的电动势E=4.5V，内阻r=3Ω。请根据路端电压与电 流的关系式U=E-Ir，以U为纵坐标，I为横坐标，做出U与I
R0 s A R1 V E、r
实验电路连接图 实验电路图
1.开关S打开时 此时电路为开路状态，电 路中通过的电流为0，电 流表读数为0，内阻压降 U内=r×I=0，电压表测量
的为电路的开路电压
U外=E- U内=E，即电源 的开路电压为电源的电动 势。
2.开关S闭合时 此时通过不断的调整R0 改变外电阻R的大小，那 么当外电路电阻增大（ 或减小）时，电流怎样
U/V E
U内=I ×r U外=I ×R
2.当电流I≠0时，路端电压U=I×R， 左图斜线的斜率即为电源内阻。
3.当电源短路时，I短=E/r（延长曲 线与X轴交点得到I短值），则 U=E- I短× r=0，此时为严重的故 障状态，应该避免发生。 如果为维修或调试设备必须短路， 则应保证在电路安全的状况下。
• 已知在闭合回路中， 电源电动势为外电路 电压和内电路电压之
外电路
I
R S
和，即E=U外+U内。
则在等式两边同时乘
以该电路的电流I得
到EI=U外I+U内I,即 P总=P外+P内。
A
E
B r
闭合回路中的功率关系：
电源提供的总功率：P总=EI
电源内耗功率：P内=U内I=
电源输出功率：P外=U外I= 电源向负载输出的功率即为电源的输出 功率。
I=E/(R+r)=2A，P总=EI=4×2=8W
R
V
r
E
P内=I×I×r=2×2×0.2=0.8W
P外=UI=I×I×R=2×2×1.8=7.2W
拓展知识
电源向负载输出功率的最大值是什么：
2 P外=U外I=I R =
=
=
当 R=r 时,即外阻等于内阻时,电源的输出功率最大。
此时Pmax=
E2 4r
就是我们今天要学习的内容。
外电路
I
R S
闭合电路
A
E B r
任务导入
今天我们学习的内容主要分为两个部分：
一、电源的外特性。 二、电源向负载输出的功率。
任务实施
一、电源的外特性——路端电压与负载电流的关系，主要通 过实验演示的方法来学习，如下所示为我们所使用的实验电 路，电路中电压表V测量的是路端电压U的值，电流表A测量
学习重难点
学习重点 1、电源外部特性曲线的理解、画法。 2、电源总功率、电源内耗功率、电源输 出功率三者之间的关系，各自的表达式。 学习难点 电源外特性曲线的理解。
情境引入
电源在我们的日常生活中非常普遍，它是 能够为电路提供持续电能的装置，例如干电 池、铅蓄电池、锂电池、锌汞电池等，以及 近几年在飞速发展的太阳能发电和风力发电
学习评测
判断下列说法是否正确： 1.当电源内阻为零时，电源的电动势的大小就等于电源 的 端电压。 2.当电路开路时，电源电动势的大小就等于电源的端电 压 。
3.在通路状态下，负载电阻变大，端电压就下降。
4.在短路状态下，电源的内压降等于零。
5.在电源电压一定的情况下，电阻大的负载是大负载。
小结与作业
的是通过外电路的总电流I的值，外电R=R0+R1。
电压表选择量程为3V，电流表选择量程为0.6A，滑动变 阻器最大值为10Ω，定值电阻R0为5Ω，两节干电池组合后E 为3V，电源内阻r为2Ω。 对于该电路，开关S有打开和闭合两种状态，我们来一起 分析一下这两种工作状态时，电压表和电流表的读数情况。
负 载