电路中的能量转化

U0
b
β o
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.
a
α I0 Im 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。
(b)外电路功率：P出

I

U

E2 R (R r)2
(c)内电阻功率：P内 I U内 I2 r (d )三个功率关系：P总＝P出＋P内
四、电源的输出功率随外电阻变化的讨论
①电源的总功率P总=IE 由图可知:同一功率对
②内耗功率：P内=I2r
应着两个电阻值,两个电阻 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=
E2R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
电源的功率最大时，其效率只有50℅
五、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
2.6 电路中的能量转化
一、电路中的能量转化
1．电源内部：其他形式的能转化为电能．同时， 电源本身也有一定的电阻．电流流过时电源也会发 热，消耗一部分电能．
2．外电路：通过电场力做功，将电源输出的电 能转化为其他形式的能量．
3．表达式： EIt＝UIt＋I2rt
EI＝UI＋I2r
4．物理意义：电源把其他形式的能量转化为电 能的功率IE ，等于电源输出功率IU与电源内电路的 热功率I2r 之和，闭合电路欧姆定律实质上是能量守 恒定律在闭合电路中的具体体现．
由于闭合电路中内、外电路的电流相等，
由 E U外 U内
得 EI U外I U内I 1．电源提供的功率（电源功率） P总 EI
2．电源的输出功率（外电路得到的功率）
P外 U外I
3．电源内阻上的热功率 P内 U内I I 2 r
4．闭合电路中的能量转化
电源提供电能
外电路消耗的能量 内电路消耗的电能
例1.一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈
电阻相同，都为R，设通过的电流相同，则在相
同时间内，下列说法正确的是( ) A．电炉和电动机的电热相等 B．电动机消耗功率大于电炉消耗功率 C．电炉两端电小于电动机两端电压 D．电炉和电动机两端电压相等 解析：选ABC.此题关键是分清电炉丝是纯电阻
用电器，而电动机是非纯电阻用电器．
例2.关于电功W和电热Q的说法正确的是( B ) A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不 一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成 立 D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电 阻电路中成立 解析：选B.W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路， 但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B 对，A、C、D错．
二、闭合电路中几种功率及相互关系
内容
物理量
电源的功率P
电源的内耗 功率P内
电源输出 功率P外
普遍表达式 P＝IE
P内＝I2r P外＝IU外
纯电阻电路 P＝I2(R＋r) P内＝I2r P外＝I2R
联系
P＝P内＋P外或IE＝I2r＋IU外
三、电源的三个功率以及关系
(a)电源总功率：P总 I E
例3、加在某台电动机上的电压是U，电动机
消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则
电动机线圈上消耗的热功率为（ C ）电动机 输出的机械功率为（ D ）
A．P
B．U 2/ r
C．P 2r /U 2
D．P – P 2r/ U 2
非纯电阻电路中：
计算电功率只能用P=UI 计算热功率只能用P热=I2R