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1、第1页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率2学习目标1、了解电动势的概念，掌握闭合电路的欧姆定律。2、能够应用闭合电路的欧姆定律解决简单的闭合电路问题。3、能够识别闭合电路中各种电功率，并能用相关物理量表达出来。第2页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率31、电动势：、电动势：电动势是一个表征电源把其他形式能电动势是一个表征电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量。转化为电能本领大小的物理量。把单位正电荷由电源负极搬运把单位正电荷由电源负极搬运到正极非静电力所做的功到正极非静电力所做的功电动势在电动势在数值上等数值上等于于电源开路时的电压电源开路时的电压电源内电压与路端电压之
2、和电源内电压与路端电压之和第3页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率42、闭合电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟整个电路的总电阻成反比。正比，跟整个电路的总电阻成反比。公式公式I=ER+rE=U外外+U内内U=E-Ir适用条件：外电路为纯电阻的电路适用条件：外电路为纯电阻的电路第4页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率53、路端电压、路端电压U随外电阻随外电阻R变化的讨论变化的讨论由上式由上式UR可得图象如图所示可得图象如图所示从图可以看出：从图可以看出：(1)当当R增大时，增大时，U也随之
3、增大。也随之增大。(2)当外电路断开时，当外电路断开时，R=，U=E。(3)当外电路短路时，当外电路短路时，R=0，U=0，I短短=E/r 一般情况下，一般情况下，不允许外不允许外电路短路。电路短路。0RUEE2r第5页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率6(1)电源工作功率：电源工作功率：P=IE(2)电源内耗功率：电源内耗功率：P内内=IU(3)电源输出功率：电源输出功率：P出出=IU4、电源的输出功率随外电阻变化的讨论、电源的输出功率随外电阻变化的讨论第6页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率7当电路为纯电阻电路时：当电路为纯电阻电路时：P出出=I2R=E2R(R+r)2
4、=E2+4r(R-r)2R当当R=r时时,P出出最大，且最大值最大，且最大值 P出出m=E24r4、电源的输出功率随外电阻变化的讨论、电源的输出功率随外电阻变化的讨论第7页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率8P出出R图线如图所示图线如图所示当当Rr时，随着时，随着R的增加，的增加，P出出减少减少当当Rr时，随着时，随着R的增加，的增加，P出出增加增加4、电源的输出功率随外电阻变化的讨论、电源的输出功率随外电阻变化的讨论当当R=r时时,P出出最大，且最大值最大，且最大值 P出出m=E24r第8页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率9例一电源的电动势=10伏特，内电阻r=1欧姆，
5、外电路由定值电阻R1可变电阻R2并联组成(如图2)R1=6欧姆。求：(l)当 R2调到何值时，电源输出功率最大？最大输出功率是多少？(2)要使电源输出功率为16瓦特，R2应调到何值？第9页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率10例三第10页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率11从本题可知，当电源输出功率小于电源最大输出功率时，外电路的电阻将有两于阻值与同一个输出功率相对应.第11页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率12例二电源的电动势=60伏特.内电阻r=2欧姆，R1=4欧姆，R2为变阻器(如图3)，要使变阻器消耗的功率最大，R2应是多大？这时R2消耗的电功率是多少
6、？第12页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率13我们可以把R1看成是电源内电阻的一部分。这样内电阻r0就是R1+r。利用电源输出功率最大的条件：外电阻等于电源的内电阻，即R2=r0=R1+r，本题就能直接算出变阻R2的值，及R2消耗的最大电功率。解法如下。利用电源输出功率最大的条件，可得：R2=r+R1=2+4=6(欧姆).第13页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率14这时R2消耗的最大功率是：第14页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率15例三：如图所示，直流发电机=250 V，r=3，R1=R2=1，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为2
7、00 V，额定功率为1 000 W，其它电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化，求：接通几只电热器时，1 实际使用的电热器都能正常工作？2 发电机的输出功率最大？3 电热器组加热物体最快？4 电阻R1和R2上消耗的功率最大？5 实际使用的每只电热器中的电流最大？234.第15页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率16例三第16页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率17（2）要使电源的输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，即电热器的总电阻R与R1和R2串联之和等于电源的内电阻例三第17页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率18（3）要使电热器组加热物体最快，就必须使电热
8、器组得到的电功率最大这里要注意到A、B两点间得到最大功率的条件，是A、B左端电路的电阻等于A、B右端电热器组的电阻，即把r、R1和R2共同视为电源的等效内电阻，它应等于电热器组的电阻R例三第18页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率19（4）因为R1和R2是固定不变的，所以要使电阻R1和R2上消耗的功率最大，就要使通过其电流为最大，由此电路中总电阻必须最小当50只电热器全部接通时，可满足要求所以n4=50只（5）要使实际使用的每只电热器中的电流最大，则须使UAB为最大，这样A、B间的电阻应最大，所以n5=1只本题通过解决一系列问题，区分了实际电压与额定电压，电源输出的最大功率、电热器组
9、得到的最大电功率、电阻R1和R2上消耗的最大功率等概念在解决与功率有关的问题时，一定要搞清所求的是什么功率第19页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率20例四：如图所示，电源电动势为例四：如图所示，电源电动势为E，内阻为，内阻为r，合上开关，合上开关S后，四个电灯恰能正常发光，如果某一时刻电灯后，四个电灯恰能正常发光，如果某一时刻电灯L1的灯的灯丝烧断，则（丝烧断，则（）A.L3变亮，变亮，L2、L4变暗变暗B.L2、L3变亮，变亮，L4变暗变暗C.L4变亮，变亮，L2、L3变暗变暗D.L3、L4变亮，变亮，L2变暗变暗BL1 L2L3L4SE、r第20页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率21作业：一课一练P42 感应电流第21页，本讲稿共22页2023/2/8杨英：电功率22谢谢大家第22页，本讲稿共22页