【高中物理】專題 電源的功率和效率課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

閉合電路歐姆定律應(yīng)用二：電源的功率和效率應(yīng)用二：電源的功率和效率E=U內(nèi)+U

EI=U內(nèi)I+UI

電源總功率電源內(nèi)部消耗的功率電源的輸出功率閉合電路歐姆定律P出=（E-Ir）I=EI-I2r

1.電源的輸出功率適用于任何電路純電阻電路P出=I2R=2.由P出與外電路電阻R的關(guān)系圖像可知(1)當R=r時,電源的輸出功率最大,為P出m=

。(2)當R>r時,隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當R<r時,隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當P出<P出m時,每個輸出功率對應(yīng)兩個外電路電阻R1和R2,且R1R2=r2。3.電源的效率例1如圖所示,電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=3Ω,R0=1Ω,,當調(diào)節(jié)滑動變阻器R1=

時,可使甲電路輸出功率最大。解析因為題中甲電路是純電阻電路,當外電阻與電源內(nèi)阻相等時,電源

的輸出功率最大,所以R1=2Ω.例2如圖所示,電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=3Ω,,直流電動機內(nèi)阻R0=1Ω,調(diào)節(jié)R2=

時，可使乙電路輸出功率最大,且此時電動機剛好正常工作(額定輸出功率為P0=2W),

解析電路是含電動機電路,歐姆定律不適用電路的輸出功率P=IU=I(E-Ir),當I=

=2A時,輸出功率P有最大值,此時電動機的輸出功率為P0=2W,發(fā)熱功率為P熱=I2R‘0=4W,所以電動機的輸入功率為P入=P0+P熱=6W,電動機兩端的電壓為UM=

=3V,電阻R2兩端的電壓為UR2=E-UM-Ir=3V,所以R2=

=1.5Ω。非純電阻電路1.[電路中電源的功率和效率]如圖所示,E=8V,r=2Ω,R1=8Ω,R2為變阻器接入

電路中的有效阻值,問:

(1)要使變阻器獲得的電功率最大,則R2的取值應(yīng)是多大?這時R2的功率是多大?(2)要使R1得到的電功率最大,則R2的取值應(yīng)是多大?R1的最大功率是多少?這時電源的效率是多大?(3)調(diào)節(jié)R2的阻值,能否使電源以最大的功率

輸出?為什么?課堂練習(xí)答案(1)10Ω1.6W(2)05.12W80%(3)不能理由見解析解析(1)將R1和電源等效為一新電源,則新電源的電動勢E‘=E=8V,內(nèi)阻r'=r+

R1=10Ω,且為定值。利用電源的輸出功率隨外電阻變化的結(jié)論知,當R2=r'=10Ω時,R2有最大功率,即P2max=

=

W=1.6W。(2)因R1是定值電阻,所以流過R1的電流越大,R1的功率就越大。當R2=0時,電路

中有最大電流,即Imax=

=0.8A,R1的最大功率P1max=

R1=5.12W,這時電源的效率η=

×100%=80%。(3)不能。因為即使R2=0,電阻R1也大于r,不可能有

的最大輸出功率。2.[P-R圖像問題]將一電源與一電阻箱連接成閉合回路,測得電阻箱所消耗功

率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示,由此可知

()

A.電源最大輸出功率可能大于45WB.電源內(nèi)阻一定等于5ΩC.電源電動勢為45VD.電阻箱所消耗功率P最大時,電源效率大于50%B解析由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線可知,電阻箱所

消耗功率P最大為45W,所以電源最大輸出功率為45W,選項A錯誤;由電源輸

出功率最大的條件可知,電源輸出功率最大時,外電路電阻等于電源內(nèi)阻,所

以電源內(nèi)阻一定等于5Ω,選項B正確;由電阻箱所消耗功率P最大值為45W,

此時電阻箱讀數(shù)為R=5Ω可知,電流I=

=3A,電源電動勢E=I(R+r)=30V,選項C錯誤;電阻箱所消耗功率P最大時,電源效率為50%,選項D錯誤。3.(多選)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr和輸出功率PR隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標系中，如圖中的a、b、c所示.以下判斷正確的是A.在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標相同的A、B、C

三點，這三點的縱坐標一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PCB.b、c圖線的交點與a、b圖線的交點的橫坐標之比一

定為1∶2，縱坐標之比一定為1∶4C.電源的最大輸出功率Pm＝9WD.電源的電動勢E＝3V，內(nèi)電阻r＝1ΩABD在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標相同的A、B、C三點，因為直流電源的總功率P