12.2 专题 电源的功率和效率 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

闭合电路欧姆定律 应用二：电源的功率和效率 你的教室颜色与此模板中看到的颜色不同吗？没关系！单击“设计”->“变量”（向下箭头）->选择适合你的配色方案！ 随意更改任何“你将...”和“我将...”的陈述，以确保它们符合你的课堂程序和规则！ 1 应用二：电源的功率和效率 E=U内+U EI=U内I+U I 电源总功率 电源内部消耗的功率 电源的输出功率 闭合电路欧姆定律 P出=（E-Ir）I =EI-I2r 1.电源的输出功率 适用于任何电路 纯电阻电路 P出=I2R= 2.由P出与外电路电阻R的关系图像可知 (1)当R=r时,电源的输出功率最大,为P出m= 。 (2)当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。 (3)当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大。 (4)当P出<P出m时,每个输出功率对应两个外电路电阻R1和R2,且R1R2=r2。 3.电源的效率 例1　如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=3 Ω,R0=1 Ω,,当调节滑动变阻器 R1 = 时,可使甲电路输出功率最大。 解析　因为题中甲电路是纯电阻电路,当外电阻与电源内阻相等时,电源 的输出功率最大,所以R1=2 Ω. 例2　如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=3 Ω,,直流电动机内阻R0=1 Ω, 调节R2 = 时，可使乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2 W), 解析　电路是含电动机电路,欧姆定律不适用 电路的输出功率P=IU=I(E-Ir),当I=  =2 A时,输出功率P有最大值,此时电动机的输出功率为P0=2 W,发热功率为P热=I2R‘0=4 W,所以电动机的输入功率为P入=P0+P热=6 W,电动机两端的电压为UM= =3 V,电阻R2两端的电压为UR2=E-UM-Ir=3 V,所以R2=  =1.5 Ω。 非纯电阻电路 1.[电路中电源的功率和效率]如图所示,E=8 V,r=2 Ω,R1=8 Ω,R2为变阻器接入 电路中的有效阻值,问: (1)要使变阻器获得的电功率最大,则R2的取值 应是多大?这时R2的功率是多大? (2)要使R1得到的电功率最大,则R2的取值应是 多大?R1的最大功率是多少?这 时电源的效率是多大? (3)调节R2的阻值,能否使电源以最大的功率 输出?为什么? 课堂练习 答案　(1)10 Ω　1.6 W　(2)0　5.12 W　80%　(3)不能　理由见解析 解析　(1)将R1和电源等效为一新电源,则新电源的电动势E‘=E=8 V,内阻r'=r+ R1=10 Ω,且为定值。利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知,当R2=r'=10 Ω时,R2有最大功率,即P2max= =  W=1.6 W。 (2)因R1是定值电阻,所以流过R1的电流越大,R1的功率就越大。当R2=0时,电路 中有最大电流,即Imax= =0.8 A,R1的最大功率P1max= R1=5.12 W,这时电源 的效率η= ×100%=80%。 (3)不能。因为即使R2=0,电阻R1也大于r,不可能有 的最大输出功率。 2.[P-R图像问题]将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗功 率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示,由此可知 (　　)   A.电源最大输出功率可能大于45 W B.电源内阻一定等于5 Ω C.电源电动势为45 V D.电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率大于50% B 解析　由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知,电阻箱所 消耗功率P最大为45 W,所以电源最大输出功率为45 W,选项A错误;由电源输 出功率最大的条件可知,电源输出功率最大时,外电路电阻等于电源内阻,所 以电源内阻一定等于5 Ω,选项B正确;由电阻箱所消耗功率P最大值为45 W, 此时电阻箱读数为R=5 Ω可知,电流I= =3 A,电源电动势E=I(R+r)=30 V,选 项C错误;电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率为50%,选项D错误。 3.(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示.以下判断正确的是 A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C 　三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC B.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一 　定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4 C.电源的最大输出功率Pm＝9 W D.电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω ABD 在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr