电源输出功率
关于电源输出功率及应用
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=I 2R=•)+(22Rr R ε=r Rr R 4+)(22—ε，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=r Rr R 4+)(22—ε得：当R=r 时，P 最大，P m =r42ε2．如图3，可变电阻R 上获得最大功率的条件：R= R 0+r 即可以将R 0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R 1、R 2.由P=r Rr R 4+)(22—ε推得：R 1·R 2=r 24．由图4还可以看到若R<r ，则当R 增大时，P 增大；若R>r ，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R 0=U 2/P=62/6=6Ω （1）由电源输出功率最大的条件应有：r=R+ R 0/n,即2.5=0.5+6/n ，解的：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= R 0/n ，2.5+0.5=6/n n=2. 即应点两盏.例2电源内阻忽略不计，电动势为ε，电阻R 1、R 2阻值相等，现保持R 1不变，改变R 2的阻值，则关于R 2消耗的功率P 下述正确的是： A ．R 2增大P 增大，R 2减小P 减小 B. R 2增大P 增大，R 2 减小P 增大C ．无论R 2增大还是R 2减小，P 均减小D ．无论R 2增大还是R 2减小，P 均增大解答：可将R 1看成是电源的内阻，则原来R 2=R 1，R 2获得功率最大，所以当R 2发生变化时，由电源输出功率的知识知无论R 2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.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2.0W B.一定小于2.0W C ．可能大于2.0W D.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R A =r 或R B =r 或R A R B =r 2等其他情况.若R A =r 则A 灯获得最大功率，则B 灯获得功率一定小于2.0W ；若R B =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 ；R A R B =r 2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 、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R 1R 2=r 2得，4×9= r 2，所以r=6欧姆.巧用电源输出功率图象解题电源的输出功率也称为外电路的电功率。
电路中的几种功率
电路中的几种功率一个完整的电路，核心的部件有两个，一个是电源，一个是用电器。
电源用来给电路提供电能，用电器用来（对外做功）消耗电能。
我们来谈谈相关的功率。
一、电源的功率1. 电源的三大功率(1) 电源总功率E p ：电源是将别的形式的能转化为电能的装置，在电源内部非静电力做功的过程，就是别的形式的能向电能转化的过程，非静电力做多少功电源就给电路提供多少电能。
电源总功率就是反映非静力做啦快慢的物理量，或者说它是反映电源提供电能快慢的物理量，它等于电源电动势乘以干路电流，即：EI p E =(2) 电源输出功率U p ：电源提供的电能是供外电路（用电器）消耗的，电流在外电路（用电器）上做功的过程，就是电能向别的形式的能转化的过程，电流在外电路上做多少功，就会有多少电能转化为其它形式的能。
电源输出功率就是反映电流在外电路上做功快慢的物理量，或者说它是反映电源输出电能快慢的物理量，它等于电源路端电压乘以干路电流，即：UI p U =(3) 电源热功率r p ：电流在电源内部也做功，也消耗电能将其转化为热能，电源热功率就是反映电流在内电阻上做功快慢的物理量，或者说是反映电源内阻消耗电能快慢的物理量，它等于电源内电压乘以干路电流，即：I U p r 内=，又因为内电压等于干路电流乘以内电阻，即：Ir U =内，所以电源热功率也等于干路电流的平方乘以内电阻，即：r I p r 2=2. 三大功率间的关系由于能量是守恒的，所以非静力在电源内部做多少功，电流在全电路上就做多少功，或者说电源提供多少电能，全电路上就会消耗多少电能，所以，电源总功率就等于电源输出功率加上电源的发热功率：r U E p p p +=，即：I U UI EI 内+=，所以有：内U U E +=，这就是闭合电路欧姆定律。
3. 一些常见的结论我们知道电源的发热功率是无用功率，是不希望出现又无法避免的部分，所以我们把输出功率与总功率的百分比称之为电源效率η，即：E U EI UI p p E U ===η (1) 电源开路（外电阻无穷大）时，电源总功率为0，输出功率为0，发热功率也为0，此时的电源效率为100%，因为电源开路时的路端电压就等于电源电动势。
电源消耗功率和输出功率
电源消耗功率和输出功率哎呀，今天我们来聊聊电源消耗功率和输出功率这两个小家伙。
别看它们名字听起来挺复杂，其实它们就像两兄弟，各自有各自的任务。
电源消耗功率，简单来说，就是你插上电源那一瞬间，家里的电表咕咕叫，电流开始流动，咱们的电器们开始“吃饭”了。
想想看，电冰箱、空调、微波炉这些小伙伴们，它们都在努力工作，电源消耗功率就是它们“吃”的那份电力，它们可不是白吃的，这可是咱们辛辛苦苦赚来的钱呀，得算清楚。
而输出功率呢，就是这些电器工作的时候，真正能给我们带来效果的那部分电力。
比如说，空调的输出功率就是它给你带来凉爽的能力，微波炉的输出功率就是它能把你那盘剩饭热到冒泡的本事。
嘿，你想想，如果电冰箱消耗了100瓦的电，但实际上它只给你提供了80瓦的制冷效果，那这可就有点不划算了，是不是？就像你花了100块去吃自助餐，结果吃了80块的菜，那真是“肉痛”啊。
再说了，家里的电器都有自己的“性格”。
有些电器就像个大胃王，电源消耗功率高得让你心疼，使用的时候电表转得飞快；而有些电器则比较节省，输出功率低，能省则省。
比如，LED灯泡就很节能，虽然消耗的电力不多，但亮得可够你用的。
那种白炽灯，哎呀，简直是“吃电机器”，亮是亮，但省钱可就靠边站了。
说到这里，有些朋友可能会问，电源消耗功率和输出功率之间的关系到底是啥？其实它们就像一对好朋友，互相依赖又各自独立。
电源消耗功率是你使用电器的“成本”，而输出功率是你得到的“收益”。
就像投资一样，你得看看这个“买卖”划不划算，电器的效率如何，能不能在你的钱包和生活中划出一道“省”的弧线。
再说了，咱们现在可不能小看这电力消耗。
随着科技的发展，各种智能电器纷纷登场，它们不仅省电，功能还特别强大。
比如智能音箱，虽然你一说话它就响，但电源消耗功率却没那么高，这让你感觉到科技的魅力，生活越来越方便。
咱们现在都提倡环保，省电省钱就是一种好习惯，得培养起来。
在选购电器的时候，不妨看看它们的能效标识。
2.7电源的输出功率
0 100%
外电阻越大，电流越小，外电压越大； 效率越大。
E E E2 当R r时，I ，U ，P ； 50% 出 2r 2 4r
《学习指导》第61页，例3
1、定值电阻功率最大的条件： P=I2R 通过定值电阻的电流最大 2、电源输出功率最大的条件： R外=r 3、变值电阻功率最大的条件： 利用等效内阻的思想； R变=R其+r
所有电路
纯电阻电路
在纯电阻电路中，三个特殊状态的联系： E 当R 0时， I ，U 0，P 出 0； r
短路
当R 时，I 0，U E，P ； 断路 出 0
E E E2 当R r时，I ，U ，P ； 输出功率最大 出 2r 2 4r
当外电路发生变化时：
Pm
R0 r
E2 Pm 4r
O R0 R
； 短路 3、规律： 当R 0时，P 出 0
当R 时，P ；断路 出 0 E2 当R r时，P ；输出功率最大 出 4r
三个关系的区别与联系
2 P EI I r 出
E 1 2 P U U 出 r r
所有电路
Hale Waihona Puke E2 P 出 (R r)2 4r R
P出
Im I0
E r E 2r
I
O I0 Im
E2 Pm 4r
； 断路 3、规律： 当I 0时，P 出 0 E 当I 时， P 出 0； 短路 r E E2 当I 时，P ； 输出功率最大 出
2r 4r
二、输出功率与电压关系 P 出 —U
E 1 2 U U 1、关系式： P 出 r r
电源的输出功率 P 出
电源最大输出功率
电源最大输出功率 一、电源的最大输出功率在电源负载为纯电阻时，电源的输出功率与外电阻R 的关系是： P 出=I 2R=由此式可以看出，当外电阻等于内电阻（即R=r ）时，电源输出功率最大，最大输出功率为.电源的输出功率P 出与外电阻R 的关系可以用P 出—R 图象表示，如图1所示. 由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P 可以有不同的外电阻R 1和R 2，且R 1R 2=r 2. 由图象还可以看出，当R<r 时，若R 增大，则P 出增大；当R>r 时，若R 增大，则P 出减小.注意：1. 推导此关系式时，R 是可变电阻，r 是定值电阻. 当外电阻等于内电阻，即R=r 时，电源输出功率最大，最大输出功率为；若R 与r 不相等，则R 值越接近r 的值，P 出越大.2. 电源的输出功率与电源的效率是完全不同的物理量.电源的效率，所以当R 增大时，效率提高. 当R=r 时，电源有最大输出功率，但效率仅为50％，效率并不高.3、 R 1R 2=r 2 的推导：由图像知对同一个电源而言当外电阻取两不同阻值时，电源消耗的功率却是相同的。
当外电阻分别取R 1和R 2时，据222121R I R I =可得222121R r R E R r R E ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+，可得到21R R r =。
例1、如图3所示，电源的电动势E=2V ，内阻r=1Ω，定值电阻R 0=2Ω，变阻器R 的阻值变化范围为0~10Ω，求：.r 4R)r R (E Rr4)r R (RE )r R (RE 222222+-=+-=+r4E P 2m=r 4E P 2m =Rr 11rR R)r R (I R I 22+=+=+=ηη（1） 变阻器R 的阻值为多大时，R 0消耗的功率最大？ （2）变阻器R 的阻值为多大时，R 上消耗的功率最大？是多少？ （3）变阻器R 的阻值为多大时，电源的输出功率最大？是多少？解析（1）R 0消耗的功率，由于R 0是定值电阻，故R 0两端的电压越大，R 0消耗的功率P 0越大. 而路端电压随着外电阻的增大而增大，所以当R=10Ω时，R 0消耗的功率最大.（2）可以把电源和定值电阻R 0合起来看作一个等效电源，等效电路图如图4所示，等效电源的电动势E ′=，等效内阻r ′=，当R=r ′时，即Ω时R 上消耗的功率最大，（3）当外电路电阻与内电路电阻相等时，电源输出功率最大，即时，代入数值得：R=2Ω时，电源输出功率最大. 最大输出功率例2、如图5所示的电路中，当电键K 断开和闭合时，电源的输出功率完全相同. 已知R 1=9Ω，R 2=7.2Ω，求当K 断开时R 1上消耗的功率P 和K 闭合时R 1上消耗的功率P 1之比.020R U P =V 34V 2122E r R R 00=⨯+=+Ω=Ω+⨯=+321221r R rR 0032R =.W 32W 324)34(r 4E P 22maxR =⨯=''=r R R RR P 00=+=外.W 1W 142r 4E P 22m ax=⨯==解析：K 闭合时，R 1、R 2并联，其并联电阻为4Ω，由于当电键K 断开和闭合时，电源的输出功率完全相同，据可得6Ω，所以有：当K断开时R 1上消耗的功率·；当K 闭合时R 1上消耗的功率，所以有：解析：此题中求电源的输出功率最大值即滑动变阻器R 消耗的功率最大值，根据功率的计算公式R I P 2=和闭合电路的欧姆定律r R E I +=可得()222r R RE R r R E P +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=。
电源输出功率低的原因
电源输出功率低的原因
电源输出功率低的原因很多，主要包括以下几个方面：
1.电源供电电压不稳定：电源输入电压不稳定，会导致电源输出功率不足，这种情况
一般可以通过更换电源或调整电源的输入电压来解决。
2.电源质量不佳：电源的质量对输出功率的影响很大，劣质的电源往往输出功率较低，稳定性也不好。
因此，选择高品质的电源对于提高电源输出功率非常重要。
3.散热不良：电源输出功率与散热性能密切相关。
如果电源的散热不良，会导致电子
元件发热不易散发，从而影响输出功率。
4.使用过程中损耗较大：电源在使用一段时间后，由于部件老化、接触不良等原因，
会导致电源效率降低，输出功率下降。
5.负载过重：如果电源输出功率与负载不匹配，负载过重会导致电源出现过载保护，
输出功率会受到影响。
针对以上问题，应该根据具体的情况采取相应的措施，比如选择合适的电源、加强散热、保养电源等，以保证电源输出功率正常，避免影响设备的正常使用。
影响电源输出功率的因素
影响电源输出功率的因素
影响电源输出功率的因素有以下几个：
1. 电源输入电压：电源输出功率与输入电压有直接关系，输入电压较低时，输出功率也会降低。
2. 电源输出电流：电源输出功率与输出电流的乘积有直接关系，输出电流较低时，输出功率也会降低。
3. 效率：电源的效率是指输入功率与输出功率之间的比值，效率越高，输出功率就越大。
4. 电源的额定功率：电源的额定功率是指电源设计能够稳定输出的功率，超过额定功率可能导致电源损坏或工作不稳定。
5. 温度：电源的工作温度对其输出功率有一定影响，温度过高可能导致功率降低。
6. 线路阻抗：电源的输出功率也会受到线路阻抗的影响，线路阻抗过大可能导致功率下降。
7. 负载：电源的输出功率会受到所连接负载的功率需求影响，负载功率越大，
电源输出功率也要越大。
电源功率输出功率和内功率
①当R=r时，Pm
E2 4r
；
②当R<r时，R↑，P出↑；
③当R>r时，R↑，P出↓。
P出
I 2R
E2 (R r)2
R
(R
E2 r)2
4r
R
电源功率输出功率和内功率
【典例】如图所示,已知电源的电动势为6V,内阻为1Ω, 保护电阻R0=0.5Ω,求当电阻箱R读数为多少时, 保护电阻R0消耗的电功率最大,并求这个最大值。 提示:根据P=I2R,电阻R0上消耗的电功率与电路中的电流 和固定电阻的阻值有关。
创新微课
电源功率输出功率和内功率
创新微课
【思考探究】 (1)电阻箱增大(或减小)时,电路中的电流如何变化? 提示:电阻箱增大(或减小)时,电路中的电流减小(或增大)。 (2)保护电阻R0上消耗的电功率与哪些因素有关? 提示:根据P=I2R,电阻R0上消耗的电功率与电路中的电流和固定电阻的阻值 有关。
电源功率输出功率和内功率
【解析】保护电阻消耗的功率P0=
E2R0 (r R R0)2
,
因R0和r是常量,而R是变量,所以R最小时,P0最大,即R=0时,
P0max=
E2R0 (r R0)2
62 0.5 1.52
W
8
W。
创新微课
答案:0 8W
电源功率输出功率和内功率
创新微课
电源的功率
创新微课 现在开始
电源功率输出功率和内功率
电源功率输出功率和内功率
电源的功率
1.电源的总功率： P总 EI UI I 2r 2.内电阻的发热功率： P内 I2r 3.电源的输出功率： P出 UI I 2R
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３、何时固定电阻R上消耗热功率最大？
当R0 =０ Ω时
三、P总 P内 P出随电流变化图像
P总 EI
P内 U内I I 2r
P=IE-I2r
R=0时，电流最大，P总P内都最大且相等
合作探究2 • 某部同的学发将热一功直率流Pr电随源电的流总I变功化率的P图E、线输画出在功同率一P坐R和标电系源中内，
四、电源的效率
P出 100%
P总
UI 100% EI
R R
r
100%
1
1
r
100%
R
R？
E，r
R取什么值时，电源的效率最高？
例2：如图,线段A为某电源U－I图线,线段B
为某电阻R的U－I图线,以上述电源和电阻组
成闭合电路时,
电源的输出功率P出 = 4 W U/V
B
3
电源内部损耗的电功率P内= 2
课堂训练
2、右图中图线①表示某电池组的输出电压一 电流关系，图线②表示其输出功率一电流关 系．该电池组的内阻为＿＿＿5 ＿＿Ω．当电池 组的输出功率为120W时，电池组的输出电压 是＿＿＿30＿＿V． （上海05高考）
两次外电阻满足什么关系时其功 率相等?
P出 Pm
Or R1
R2
R
当R1R2=r2时，P1=P2
CD
课堂训练
如图直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流
I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部
热功率Pr随电流I变化的图线,若A、B对应的横 坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I＝2A对
应的外电阻分别是 A、2W，0.5Ω
A
P/W 9
C
B、4W，2Ω
A
C、2W，1Ω
D、6W，2Ω
B
O 1 2 3 I/A
R
E2 r2
2r
R
R
当 R=r 时,即外阻等于内阻时,电源
的输出功率最大
E2 P出max 4rFra bibliotek电源输出功率随外电阻变化的
图线
P
E2R (R r)2
2.gsp
Pm
P出m a x
E2 4r
• 例1. 如图所示，电源电动势E=6.0V，内 阻r＝1Ω， R为多少时电源的输出功率最 大?最大值为多少?
A
2
W
1
电源的效率η=
66.7℅
-----------
0 2 4 6 I/A
外电阻R= 0.5 Ω时电源的输出功率最大,
最大值是 4.5 w.
R= r＝1Ω
R
Pm=E2/4r=9W
E，r
合作探究1
在 图 示 电 路 中 ， 电 池 的 电 动 势 E=5V， 内 电 阻 r=10Ω，固定电阻R=90Ω，R0是可变电阻，在 R0由0增加到400Ω的过程中：
１、何时电源的输出功率最大？
当R0 =0时
２、何时R0上消耗热功率最大？
当R0 =100 Ω时
闭合电路中的功率
一、闭合电路中的功率
电源提供的总功率： P总 EI
电源内耗功率： P内 U内I I 2r
电源输出功率： P出 U外I
R
若外电路是纯电阻电路，R变化
？ E，r 时，电源的输出功率如何变化？
未命名1.gsp
二、电源的输出功率的最大值
P出
U外I
I 2R
E2R (R r)2
E2 (R r)2
课堂训练
如图,线段A为某电源U－I图线,线段B为某电
阻R的U－I图线,以上述电源和电阻组成闭合
电路时,
U/V
电源的输出功率P出 = 4 W 3
B
2
电源内部损耗的电功率P内=
A
2W
1
0 2 4 6 I/A
外电阻R= 0.5 Ω时电源的输出功率最大,
最大值是 4.5 w.
合作探究3
• 1、电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内 电阻分别为r1和r2．若用甲、乙电池分别向 某个电阻R供电，则在这个电阻上所消耗的 电功率相同．若用甲、乙电池分别向某个电 阻R′供电，则在R′上消耗的电功率分别为 P1和P2，已知E1 ＞ E2，R′＞R，则 r1___＞___r2 ， P1___＞___P2。