关于电源输出功率及应用.doc

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1、关于电源输出功率及应用一、电路模型如图1所示，电源电动势为，内阻为r，外电阻为R，则当外电阻发生变化时，电源的输出功率随之发生变化.二、定性讨论1.当外电R=0时，电源处于短路状态，电源输出功率等于零.2.当外电R=∝时，电源处于断路状态，电源输出功率等于零.所以当外电路的电阻R发生变化时，电源的输出功率发生变化.中间出现及值.三、定量推导设电源的电动势和内电阻为ε、r，外电路的电阻为R，则：P=I2R==，作出相应的P—R图线，如图2所示.四、推论1．电源最大输出功率（外电路获得的最大功率）：由P=得：当R=r时，P最大，Pm=2．如图3，可变电阻R上获得最大功率的条件：R=

2、R0+r即可以将R0看成是电源内电阻的一部分.3．由图4可以看到，在ε、r一定的条件下，对于某一输出功率P，可以对应两个外电阻R1、R2.由P=推得：R1·R2=r24．由图4还可以看到若Rr，则R减小时P增大.五、应用例1如图5，电源电动势ε=9V，内电阻r=2.5Ω，电路中的四盏灯相同,规格为“6V6W”，电阻R=0.5Ω.则（1）欲使电源输出功率最大，灯应开几盏？（2）欲使点亮的灯上消耗的功率最大，灯应开几盏？解：电灯的电阻R0=U2/P=62/6=6Ω（1）由电源输出功率最大的条件应有：r=R+R0/n,即2.5=0.5+6/n，解的：

3、n=3，即开三盏灯时电源输出功率最大.（2）欲使点亮的灯上消耗的功率最大，只要r+R=R0/n，2.5+0.5=6/nn=2.即应点两盏.例2电源内阻忽略不计，电动势为ε，电阻R1、R2阻值相等，现保持R1不变，改变R2的阻值，则关于R2消耗的功率P下述正确的是：A．R2增大P增大，R2减小P减小B.R2增大P增大，R2减小P增大C．无论R2增大还是R2减小，P均减小D．无论R2增大还是R2减小，P均增大解答：可将R1看成是电源的内阻，则原来R2=R1，R2获得功率最大，所以当R2发生变化时，由电源输出功率的知识知无论R2是增大还是减小，其上获得的功率均减小，所以正确答案为C.

4、例3．把一个“10V2.0W”的小灯泡A接到电源电动势和内电阻均不变的电源上，小灯泡消耗的实际功率为2.0W，去掉A，电源上接上一个“10V5.0W”的小灯泡B，则小灯泡B消耗的实际功率A．一定大于2.0WB.一定小于2.0WC．可能大于2.0WD.可能小于2.0W解答：因为电源的内电阻不知，所以就可能出现RA=r或RB=r或RARB=r2等其他情况.若RA=r则A灯获得最大功率，则B灯获得功率一定小于2.0W；若RB=r则B将灯将获得最大功率，则B灯获得功率一定大于2.0W；RARB=r2则A、B两灯获得的功率相同，所以B灯获得的功率就等于2.0W，所以该题的正确的答案应是C

5、、D.例4某电池，第一次用它与4欧姆的电阻连接，第二次把它与9欧姆的电阻连接，在这两种情况下，测出外电阻在相等的时间内产生的焦耳热相同，求电源的内电阻.解答：外电阻在相等的时间内产生的焦耳热相同，即两种情况下，两个电阻的电功率相同，根据R1R2=r2得，4×9=r2，所以r=6欧姆.巧用电源输出功率图象解题图1电源的输出功率也称为外电路的电功率。电源的输出功率随外电路阻值的变化而变化，如下式所示：，从上式可以大致画出电源的输出功率与外电路电阻的图象，如图1。从图象上我们可以得到下列结论：1.R→0时，输出功率P→0；R→∞时，输出功率P→0；当R=r时，。2.当R

6、，输出功率减小；R增大，输出功率增大；当R>r时，R减小，输出功率增大；R增大，输出功率减小。3.对、r一定的电源，外电阻R一定时，则输出功率只有唯一的值；输出功率P一定时，一般情况下R有两个值R1、R2与之对应，R1r都可使P相等。可以推导出R1、R2的关系为。运用电源输出功率的图象可以用来解决许多问题，下面就举例如下：例1：一电源，当外电路电阻分别为4Ω和9Ω时，输出功率均为P，欲使电源输出功率大于P，应使外电路电阻为（）A.3ΩB.5ΩC.7ΩD.10Ω分析：如图1，当外电路电阻分别为4Ω和9Ω时，输出功率均为P，则只有当4Ω

7、P。所以BC正确。图2例2：在图2所示的电路中，电源的电动势和内阻都不变，当把可变电阻R调小时，会使（）A.R上消耗的功率一定增加B.R上消耗的功率一定减小C.R上消耗的功率可能增加，也可能减小，但电源消耗的化学能的功率一定增加D.R上消耗的功率和电源上消耗的功率都可能增加，也可能减小分析：根据电源输出功率的图象可知，当Rr时，R减小，输出功率增大。对于电源消耗的功率可由知R减小电源消耗的功率增大。所以C正确。例3：把一个“10V，2.0W”的用电器A（纯