1、第四课时第四课时闭合电路中的功率分配和效率问题闭合电路中的功率分配和效率问题一、闭合电路上功率分配（能量转化）：一、闭合电路上功率分配（能量转化）：E=UE=U外外+U+U内内即：即：P P总总=P=P外外+P+P内内P P总总电源提供的电源提供的总功率总功率,随电流变化而变化随电流变化而变化P P外外外外电路消耗功率电路消耗功率(电源的输出功率）电源的输出功率）P P内内内内电路发热功率（电源损耗）电路发热功率（电源损耗）E=I2R+I2r由：由：E=UE=U外外+U+U内内P P总总=EI=EI总总P P外外P P出出P P总总P P内内IEIEI I2 2r=r=I I2 2R R外外I
2、UIU外外P P内内U U内内总总=I I总总2 2r r二、关于电源输出功率和效率：二、关于电源输出功率和效率：1.1.对于纯电阻电路，电源输出功率：对于纯电阻电路，电源输出功率：rRRrRRRrRErRErREI44222222P出结论：结论：当当R=rR=r时，时，P P出出有最大值。有最大值。P Pmaxmax=E=E2 2/4r/4rP P出出与外在电与外在电阻阻R R的关系的关系曲线：曲线：P出出rR1R2R2.2.图像：图像：rIEIP2出或3.3.电源效率电源效率：指电源的输出功率与电源：指电源的输出功率与电源的总功率之比。的总功率之比。对于纯电阻电路：对于纯电阻电路：0000
3、002210011100100RrrRRrRRII当：当：R=rR=r时，时，P P出出=P Pmaxmax 时时=50=50二、关于电源输出功率和效率：二、关于电源输出功率和效率：0000100100IEIUPP外总出例：例：如图，已知电源电动势如图，已知电源电动势E=3VE=3V，内电，内电阻阻r=1r=1，R R1 1=2=2，滑动变阻器，滑动变阻器R R的阻值的阻值可连续增大，求：可连续增大，求：1.R1.R多大时，多大时，R R消耗的功率最大？消耗的功率最大？2.R2.R多大时，多大时，R R1 1消耗的功率最大？消耗的功率最大？R RR R1 1E E r r例：如图所示，线段例：
4、如图所示，线段A A为某电源的为某电源的U UI I图线，图线，线段线段B B为某电阻为某电阻R R的的U UI I图线，由上述电源图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：和电阻组成闭合电路时，求：(1)(1)电源的输出功率电源的输出功率P P出出是多大？是多大？(2)(2)电源内部损耗的电功率电源内部损耗的电功率P P内内是多少？是多少？(3)(3)电源的效率电源的效率是多大？是多大？答案：答案：(1)4W(1)4W (2)2W(2)2W (3)66.7%(3)66.7%例：例：直线直线A A为电源的为电源的U UI I图线，直线图线，直线B B和和C C分分别为电阻别为电阻R R1 1和
5、和R R2 2的的U UI I图线用该电源分图线用该电源分别与别与R R1 1，R R2 2组成闭合电路时，电源的输出组成闭合电路时，电源的输出功率分别为功率分别为P P1 1、P P2 2，电源的效率分别为，电源的效率分别为1 1、2 2.则则()A AP P1 1P P2 2 B BP P1 1P P2 2C C1 12 2 D D1 12 2C题型：含有非纯电阻电路问题：题型：含有非纯电阻电路问题：例：例：如图所示，电源的电动势如图所示，电源的电动势E E24V.24V.内阻内阻r r11，电阻，电阻R R22，M M为直流电动机，其为直流电动机，其电阻电阻r r11，电动机正常工作时，
6、其两，电动机正常工作时，其两端所接电压表读数为端所接电压表读数为U UV V21V21V，求电动机转，求电动机转变为机械能的功率是多大？变为机械能的功率是多大？答案：答案：20W20W例例:电源的电动势是电源的电动势是6V6V,内电阻是内电阻是0.50.5,小电小电动机动机M M的线圈电阻为的线圈电阻为0.50.5,限流电阻限流电阻R R0 0为为33,若电压表的示数为若电压表的示数为3V3V,试求试求:(1)(1)电源的功率和电源的输出功率；电源的功率和电源的输出功率；(2)(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械电动机消耗的功率和电动机输出的机械 功率功率答案：答案：(1)6W(1)6W5
7、.5W5.5W (2)2.5W (2)2.5W2W2W例：例：如图所示的电路中，电压表的电阻如图所示的电路中，电压表的电阻很大，开关很大，开关S S断开时，电压表的示数是断开时，电压表的示数是4.8V4.8V，S S闭合时，电压表的示数是闭合时，电压表的示数是3.6V3.6V，已知已知R R1 1=R=R2 2=4=4，求：，求：(2)(2)第一种情况下的电源的第一种情况下的电源的总功率，电源的输出功率，总功率，电源的输出功率，以及电源的热功率和电源以及电源的热功率和电源的效率？的效率？(1)(1)电池的电动势和内电阻？电池的电动势和内电阻？例、例、如图如图R R为电阻箱，为电阻箱，V V为理
8、想电压表，当电为理想电压表，当电阻箱读数为阻箱读数为R R1 1=2=2时，电压表读数为时，电压表读数为U U1 1=4V=4V；当电阻箱读数为；当电阻箱读数为R R2 2=5=5时，电压表读数时，电压表读数为为U U2 2=5V=5V，求：，求：(1)(1)电源的电动势电源的电动势E E和内阻和内阻r r？(2)(2)当电阻箱当电阻箱R R读数为多读数为多 少时，电源的输出功率最少时，电源的输出功率最 大大?最大值最大值P Pm m为多少为多少?例：例：右图中图线右图中图线表示某电池组的输出电表示某电池组的输出电压与电流关系，图线压与电流关系，图线表示其输出功率与表示其输出功率与电流关系，该
9、电池组的内阻为电流关系，该电池组的内阻为 ，当电，当电池组的输出功率为池组的输出功率为120W120W时，电池组的输出时，电池组的输出电压是电压是V V。530例：例：用电压表检查图示电路中的故障，电路用电压表检查图示电路中的故障，电路 中有一处故障，测得中有一处故障，测得U Uadad=5.0V=5.0V，U Ucdcd=0V=0V，U Ubcbc=0V=0V，U Uabab=5.0V=5.0V，则此故障可能是，则此故障可能是A.A.L L断路断路B.B.R R断路断路C.C.R R1 1断路断路D.D.S S断路断路R RR R1 1LadbcS答案：答案：B B题型二：电路的故障分析题型
10、二：电路的故障分析 电路出现故障一般有两个原因：电路出现故障一般有两个原因：1.1.短路；短路；2.2.断路（包括接线断路或者接触不断路（包括接线断路或者接触不 良，电器损坏等情况）良，电器损坏等情况）题型二：电路的故障分析题型二：电路的故障分析 一般检测故障用电压表：一般检测故障用电压表：1.1.如果电压表示数为如果电压表示数为0 0，说明电压表无电流，说明电压表无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并通过，可能在并联路段之外有断路，或并联段内有短路。联段内有短路。2.2.如果电压表有示数，说明电压表上有电如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联段之外无断路，或并联流通过，则在并联段之外无断路，或并联内无短路。内无短路。
