闭合电路中的各种功率.doc

浅谈纯电阻闭合电路中的功率和电源效率渔行实验学校 王元金纯电阻闭合电路是高中物理电学的基本电路，正确理解相关概念和灵活运用解题方法是学习恒定电路的基础。本文就电路中的功率和电源效率作一个学习方法指导，希望对同学们的学习有帮助。一、闭合电路中的功率1电源的功率：是描述闭合电路中电源把其它形式的能转化为电能快慢的物理量。它在数量上等于总电流I与电源电动势E的乘积，即 P=IE2电源的输出功率：是指外电路上的电功率，它在数量上等于总电流I与路端电压U的乘积。P=IU即对于纯电阻电路，电源的输出功率P=I2R=(R=由上式可以看出，当外电阻等于电源内电阻时(R=r)，电源输出功率最大，其最大输出功率为。当Rr时，随R增大P减小，随R减小，P增大当Rr时，随R增大P减小，随R减小，P减小，如图1所示： 图13电源内部损耗的功率：指内电阻的热功率，即P=I2r4根据能量守恒定律可得P=P+P二、电源效率电源的效率是指电源的输出功率与电源的功率之比，即=对纯电阻电路，电源的效率为=由上式看出，外电阻越大，电源的效率越高。当R=r，P=P时，=50%。外电阻短路即R=0，=0；外电路断开时，电源不工作，=0三、典型例题分析如图2所示电路中，已知电源电动势E=3V，内电阻r=1，R1=2，滑线变阻器R的阻值可连续增大，求：(1)当R多大时，R消耗的功率最大？(2)当R多大时，R1消耗的功率最大？ErR1R图2分析与解答：在求R消耗的最大功率时，把R1归入内电阻，当R=R1+r时，R消耗的功率最大；但在求R1消耗的最大功率时，因为R1为定值电阻，不能套用上述方法，应用另一种思考方法求解，由P1=I2R，可知，只要电流最大，P1就最大，所以当把R调到零时，R1上有最大功率。解：(1)把R1归为内阻，当R=r+R1=3时，R消耗功率最大，Pm=0.75W(2)由P1=I2R可知，当I最大时，P1最大，要使I最大，则应使R=0。当R=0时，消耗的功率最大。Pm=R1=2W=2W电源的输出功率最大和外电阻的功率最大不是一回事，外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大，当外电阻不能等于内电阻时越接近内电阻电源的输出功率最大。判断外电阻的功率最大时要灵活运用“归内法”和“电流最大法”。