2.7闭合电路中功率问题

I
3）a的斜率的绝对值表示电源内 阻的大小、b的斜率的绝对值表
示接入电路中外电阻的的大小
4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。
当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩 形面积最大，即输出功率最大。
额定电压都是110V ，额定功率PA＝100W，PB ＝40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路 上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功
P总 IE E Rr 1r R
由上式可知，外电阻越大，电源的效率越高
讨论：外电阻为多大时输 P输
出功率最大？输出功率最
大时效率是最大吗？
电源的输出功率P输：
P 输 IU 外 (RRE r2)2
(RrE)220
R1
4r
r
R2
R
R
1、由上式可以知道，当R＝r时，输出功率最大，
Pmax＝E2/（4r），此时电源的效率为50％
解：由图象可知蓄电池的 电动势为20V。 由斜率关系知外电阻阻值 为6Ω。
U/V
20 b
15
10
a
根据数学知识得到，当外电阻等于电源的内阻时，
输出功率最大，则有输出功率的最大值为
5
Pm=I2R=(E2r)2r=50W
o
I/A
闭合电路中的动态分析 (1)保持不变的量只有电源的电动势和内 电阻，电流、电压、电功率等都随外电阻
）
A、小灯泡L1、L3变暗，L2变亮
B、小灯泡L3变暗，L1、L2变亮
C、ΔU1<ΔU2
D、ΔU1>ΔU2
L1
P
L2
L3
V1
V2
解：滑动变阻器的触片P从右
端滑到左端，总电阻减小，总 电流增大，路端电压减小。
与电阻串联的灯泡L1、 L2电流增大，变亮，与电阻并 联的灯泡L3电压降低，变暗。
L1
P
L2
I E Rr
只适用于外电路为纯电阻的电路。
闭合电路中的功率问题
电源内阻消耗功率P内：电源内阻的热功率，也称为 电源的消耗功率。
公式：P内＝I2r 电源的输出功率P出：外电路的消耗功率。 公式：P出＝U外 I 普遍适用
P出
I
2R
E2R (Rr)2
只适用于外电路为纯电阻的电路。
电源的效率
P外IU外U外 R 1
率最小的电路是图中那一个（ C ）
A
B
A
A B
C
B A
B
B
A
D
如图电路中，电源电压为60V，内阻不计，电阻R＝ 2Ω，电动机的内电阻为R0＝1.6Ω ，电压表的示数 为50V，电动机正常工作，求电动机的输出功率？
解：电动机正常工作，两端的电压 U0＝50V，则电阻R两端的电压 为U＝10V,所以电路的电流 I＝U/R＝10/2＝5A 电动机的输出功率 P出＝U0I－I2R0＝210W
(2)I、U、P公式： 电流I=E/(R外+r). 内电压U内＝Ir=Er/(R外+r). 外电压U外＝I R外＝E-Ir. 总功率P总＝IE.
例题：如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．
当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现
电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，
下列说法中正确的是（
代入数据得：P0=4/(R+2.5)2 W 当R＝0时，R0消耗的功率最大
R0 R
2、滑动变阻器R消耗的功率：
P=I2R=E2R/(R+R0+r)
Er
将R0和r等效为电源的内阻，则当R＝R0+r
＝2.5Ω时，R的消耗功率最大。
Pmax＝E2/4(R0+r)＝0.4 W
谢谢欣赏
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R
V
R0
或《优化》P83例5之互动探究
如图：电源的电动势为2V，内阻为0.5Ω，R0为2Ω， 变阻器的阻值变化范围是0～10Ω，求： 1、变阻器阻值多大时R0消耗的功率最大？ 2、变阻器的阻值多大时变阻器消耗的功率最大，其 最大功率是多少？
解：R0消耗的功率P0=I2R0=E2R0/(R+R0+r)
2、当R>r时，随着R的增大输出功率减少
3，当R<r时，随着R的增大输出功率增大
《优化方案》P82例4
《优化方案》P83例5
电源的输出功率随外电阻变化的讨论
由图可知:同一功率对
①电源的总功率P总=IE 应着两个电阻值,两个 ②内耗功率：P内=I2r 电阻值之间有何关系呢?
③输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外
当外电阻为纯电阻电路时
= ( -r) P出=I2R外=(ER2外R+外r)2
E2
2
R外
+4r
R外
当R外=r时,P出最大，且最大值为
P出m=
E2 4r
例题：如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特 性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特
性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，则这只 定值电阻的阻值为______Ω。现有4只这种规格的定 值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为 该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中， 输出功率最大时是_______W。
第五节：电功率
第二课时
闭合电路上功率分配关系
闭合电路上功ห้องสมุดไป่ตู้分配关系： P总＝P出＋P内 即：EI＝UI＋I2r
闭合电路上功率的分配关系反映了闭合电 路中能量的转化和守恒。
电源的功率P总：电源将其他形式的能转化为电 能的功率，也称为电源的总功率。
公式：P总=IE 普遍适用
E2 P总 Rr
I2(Rr)
L3
V1
V2
U1减小，U2增大，而路端电压U= U1+ U2减小， 所以U1的变化量大于 U2的变化量，
B、D
闭合电路的U-I图象
U E
N
1）右图中a为闭合电路的U-I图象 b为部分电路(外电阻)的U-I图象
U0
M（I0,U0）
2）两者的交点坐标表示该电阻 接入电路时的路端电压与电流.
ba
β o
α I0 Im