《電源的功率和效率》ppt課件

1、電源的功率和效率電源的功率和效率1 1閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律 rREI2 2路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系：路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系： IrEU1 1表述：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟表述：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟 內(nèi)、外電路的電阻之和成反比內(nèi)、外電路的電阻之和成反比2 2表達(dá)式表達(dá)式1 1路端電壓隨外電路電阻路端電壓隨外電路電阻R R增大而增大增大而增大/00RIE rU端，0RIE 端，U斷路斷路短路短路2 2路端電壓路端電壓U U 隨電流隨電流I I 變化的圖象變化的圖象 短I知識回想知識回想E rRI一、閉合電路的功率關(guān)系一、閉合電路的功率關(guān)系2 2、電源的輸出

2、功率外電路的功率、電源的輸出功率外電路的功率3 3、電源內(nèi)部耗費的功率、電源內(nèi)部耗費的功率1 1、電源的功率電路的總功率、電源的功率電路的總功率 IEP 總IUP 出rIP2內(nèi)閉合電路的功率關(guān)系閉合電路的功率關(guān)系rIIUIE2能量守恒：能量守恒：二、電源的效率二、電源的效率E rRIrRREUPP總出最后一個等號只適用于外電路為純電阻電路最后一個等號只適用于外電路為純電阻電路三、電源的輸出功率三、電源的輸出功率E rRIrRrRErRRERIP4)()(22222出1、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大rEPm42三、電源的輸出功率三、電源的輸出功率

3、22)(rRREP出1、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大rEPm422 2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線 圖線圖線RP 出O RP出出 rrE42三、電源的輸出功率三、電源的輸出功率22)(rRREP出1、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大、當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大rEPm422 2、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線、電源輸出功率隨外電阻變化的圖線 圖線圖線RP 出O RP出出 rrE423 3、同一輸出功率值對應(yīng)的兩個外電阻的關(guān)系、同一輸出功率值對應(yīng)的兩個外電阻的關(guān)系221rRR1R2RP四、用四

4、、用U-IU-I圖象表示功率關(guān)系圖象表示功率關(guān)系 圖線圖線A A表示閉合電路路端電壓隨外電流的變化情況；圖表示閉合電路路端電壓隨外電流的變化情況；圖線線B B表示外電路的電流隨電壓的變化情況。兩圖線的交點即表示外電路的電流隨電壓的變化情況。兩圖線的交點即為此時電路的任務(wù)形狀，從交點的橫、縱坐標(biāo)可讀出此時為此時電路的任務(wù)形狀，從交點的橫、縱坐標(biāo)可讀出此時電路中的總電流和路端電壓電路中的總電流和路端電壓 。圖象中圖象中DEOIDEOI總所圍的面積大小總所圍的面積大小EIEI總表示了電源的釋放功率；總表示了電源的釋放功率；CUCU端端OIOI總所圍的面積大小總所圍的面積大小UIUI總總表示了電源的輸

5、出功率；表示了電源的輸出功率；而這兩面積之差而這兩面積之差DEUDEU端端C C所圍的面所圍的面積大小積大小EIEI總總-UI-UI總那么表示了總那么表示了電源內(nèi)部所耗費的功率。電源內(nèi)部所耗費的功率。電源的輸電源的輸出功率出功率內(nèi)電路耗內(nèi)電路耗費的功率費的功率電源的輸電源的輸出功率出功率 當(dāng)當(dāng)A A、B B兩圖線斜率相等時即內(nèi)、外電阻相等時兩圖線斜率相等時即內(nèi)、外電阻相等時) )圖中圖中矩形面積最大，即輸出功率最大可以看出此時路端電壓矩形面積最大，即輸出功率最大可以看出此時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半。是電動勢的一半，電流是最大電流的一半。四、用四、用U-IU-I圖象表示功率關(guān)

6、系圖象表示功率關(guān)系 例例1 1、如下圖，線段、如下圖，線段A A為某電源為某電源U-IU-I圖線，線段圖線，線段B B為某電阻為某電阻R R的的U-IU-I圖線圖線以上述電源和電阻組成閉合電以上述電源和電阻組成閉合電路時，求路時，求(1)(1)電源的輸出功率電源的輸出功率P P出多大出多大?(2)?(2)電源內(nèi)部損電源內(nèi)部損耗的電功率耗的電功率P P內(nèi)是多少內(nèi)是多少?(3)?(3)電源的效率電源的效率多大多大? ?答案：答案：4W 4W ；2W 2W ；66.7%66.7%P/WI/AO123ABC92 20.50.5 例例2 2、直線、直線OACOAC為某不斷流電源的總功率為某不斷流電源的總

7、功率P P總隨總隨電流電流I I變化的圖線變化的圖線, ,拋物線拋物線OBCOBC為同不斷流電源內(nèi)部為同不斷流電源內(nèi)部熱功率熱功率PrPr隨電流隨電流I I變化的圖線變化的圖線, ,假設(shè)假設(shè)A A、B B對應(yīng)的橫對應(yīng)的橫坐標(biāo)為坐標(biāo)為2A,2A,那么線段那么線段ABAB表示的功率為表示的功率為 W, I=2A W, I=2A對對應(yīng)的外電阻是應(yīng)的外電阻是 . .530v 例例3 3、右圖中圖線表示某電池組的輸出電壓一、右圖中圖線表示某電池組的輸出電壓一電流關(guān)系，圖線表示其輸出功率一電流關(guān)系該電流關(guān)系，圖線表示其輸出功率一電流關(guān)系該電池組的內(nèi)阻為電池組的內(nèi)阻為當(dāng)電池組的輸出功率為當(dāng)電池組的輸出功率為

8、120W120W時，電池組的輸出電壓是時，電池組的輸出電壓是 例例4 4、如下圖電路，電源電動勢、如下圖電路，電源電動勢E E為為6V6V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r為為2, 2, 電阻電阻R R為為88，電動機，電動機M M線圈電阻線圈電阻RMRM為為22。當(dāng)開。當(dāng)開關(guān)關(guān)S S閉合時，電阻閉合時，電阻R R耗費的電功率為耗費的電功率為2W2W，那么電動機輸，那么電動機輸出的機械功率是出的機械功率是 A A0.5W B0.5W B1.5W C1.5W C2W D2W D3.56W3.56WME rSR 例例5 5、如下圖，電源的電動勢、如下圖，電源的電動勢E E7.5V7.5V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r1.0

9、1.0 ，定值電阻，定值電阻R2R212 12 ，電動機，電動機M M的線圈的的線圈的電阻電阻R R0.50 0.50 閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S，電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，電壓表的示數(shù)電壓表的示數(shù)U1U14 V4 V，電阻，電阻R2R2耗費的電功率耗費的電功率P2P23.0 W3.0 W求電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后：求電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后：1 1電路的路端電壓電路的路端電壓. .2 2經(jīng)過電動機的電流經(jīng)過電動機的電流3 3電阻的值電阻的值R1R1；4 4電動機輸出的機械功率。電動機輸出的機械功率。 MVR1E rS R2答案：答案：1 16V6V2 21A(3)2(4)3.5W1A(3)2(4)3.

10、5W 例例6 6、如下圖電源電動勢、如下圖電源電動勢E=10VE=10V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r=0.5r=0.5電動電動機的電阻機的電阻R0 =1.0,R0 =1.0,定值電阻定值電阻R=1.5,R=1.5,電動機正常任電動機正常任務(wù)時電壓表的示數(shù)為務(wù)時電壓表的示數(shù)為3.0V3.0V求電源釋放的電功率為多求電源釋放的電功率為多少？電動機耗費的電功率為多少？少？電動機耗費的電功率為多少？ 某同窗求解如下：整個回路的電流是：某同窗求解如下：整個回路的電流是： 經(jīng)檢查，數(shù)值計算無誤，該經(jīng)檢查，數(shù)值計算無誤，該同窗求解過程能否有不當(dāng)之處，同窗求解過程能否有不當(dāng)之處，假設(shè)有請予以矯正。假設(shè)有請予以矯正。電動機耗

11、費功率：電動機耗費功率：電源釋放的電功率：電源釋放的電功率：A333015150100.RRrEI P=EI=10P=EI=103.33=33.3W3.33=33.3WP=I2R0= 3.332 P=I2R0= 3.332 10=11.1W10=11.1WRE rV答：此解法不當(dāng)答：此解法不當(dāng)整個回路的電流是：整個回路的電流是：A2513 .RUI電源釋放的電功率：電源釋放的電功率：W20210 EIP總總功功電動機耗費功率：電動機耗費功率： W12505122022 .rRIPP總總功功例例6 6解答：解答： 例例7 7、如下圖，、如下圖，R R為電阻箱，為電阻箱，V V為理想電壓表當(dāng)電為理

12、想電壓表當(dāng)電阻箱讀數(shù)為阻箱讀數(shù)為R1=2R1=2時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U1=4VU1=4V；當(dāng)電阻箱；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為讀數(shù)為R2=5R2=5時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U2=5VU2=5V求：求： (1) (1)電源的電動勢電源的電動勢E E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r r。 (2) (2)當(dāng)電阻箱當(dāng)電阻箱R R讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大? ?最大值最大值PmPm為多少為多少? ?答案：答案：1 16V6V、112 2 1 1、9W9W 例例8 8、知如圖，、知如圖，E =6VE =6V，r =4r =4，R1=2R1=2，R2R2的變化范圍是的變化范圍是0

13、 01010。求：。求： 電源的最大輸出功率；電源的最大輸出功率； R1R1上耗費的最大功率；上耗費的最大功率； R2R2上耗費的最大功率。上耗費的最大功率。 E rR2R1答案：答案： 2.25W 2.25W； 2W 2W； 1.5W 1.5W。 例例1111、如下圖電路，、如下圖電路，R1R1為變阻器，為變阻器，R2R2為定值電為定值電阻，阻，r r為電源內(nèi)阻，且為電源內(nèi)阻，且rR2rR2。假設(shè)。假設(shè)R1R1上的電功率為上的電功率為P1P1，R2R2上的電功率為上的電功率為P2P2。以下表達(dá)中正確的選項是。以下表達(dá)中正確的選項是(A) (A) 要使要使P1P1與與P2P2的和最大，必需使的

14、和最大，必需使R1=rR1=rR2R2。(B) (B) 要使要使P1P1最大，必需使最大，必需使R1= R2+ rR1= R2+ r。 (C) (C) 要使要使P2P2最大，必需使最大，必需使R2= R1+ rR2= R1+ r。 (D)(D)P1+ P2P1+ P2的最大值，由的最大值，由和和r r決議。決議。 rR1R2 例例9 9、在外電路為純電阻的電路中，電源的電動、在外電路為純電阻的電路中，電源的電動勢和內(nèi)阻都堅持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過勢和內(nèi)阻都堅持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過程中，下面說法中正確的選項是程中，下面說法中正確的選項是 A A電源的路端電壓一定逐漸變小電源

15、的路端電壓一定逐漸變小 B B電源的輸出功率一定逐漸變小電源的輸出功率一定逐漸變小 C C電源內(nèi)部耗費的功率一定逐漸變大電源內(nèi)部耗費的功率一定逐漸變大 D D電源的供電效率一定逐漸變小電源的供電效率一定逐漸變小 例例1010、小張同窗將不斷流電源的總功率、小張同窗將不斷流電源的總功率PEPE、輸、輸出功率出功率PRPR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率PrPr隨電流隨電流 I I 變化的變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)紙上，如右圖中的圖線畫在了同一坐標(biāo)紙上，如右圖中的 a a、b b、c c 所所示，那么以下判別正確的選項是示，那么以下判別正確的選項是A.A.直線直線 a a 表示電源的總功率表示電源的總功率B .B .曲線曲線 b b 表示電源的輸出功率表示電源的輸出功率 C.C.電源的電動勢電源的電動勢3V.3V.內(nèi)電阻內(nèi)電阻11D .D .電源的最大輸出功率電源的最大輸出功率Pmax= 9WPmax= 9W321P/W369I/A0acb321P/W369I/A0acb電源的總功率電源的總功率PE =I