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1、电源的功率第1页，本讲稿共20页思考思考1通过前面的学习，可知导体内自由电通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？场力对定向移动的电荷做功吗？2电场力做功将引起能量的转化，电能电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。悉的例子。做功，而且做正功做功，而且做正功 电能电能机械能，如电动机。机械能，如电动机。电能电能内内 能，如电热器。能，如电热器。电能电能化学能，如电解槽。化学能，如电解槽。第2页，本讲稿共20页一、电功n定义：电路中电场力对走向移动
2、的电荷定义：电路中电场力对走向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。流的功。n实质：能量的转化与守恒定律在电路中实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他的体现。电能通过电流做功转化为其他形式能。形式能。第3页，本讲稿共20页思考：若电荷思考：若电荷q在电场力作用下从在电场力作用下从A搬至搬至B，AB两点间电势差为两点间电势差为UAB，则电场力做功，则电场力做功为为 WABqUAB对于一段导体而言，两端电势差为对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷把电荷q从一端搬至另一端，电场力的从一端搬至另一端，电场力的功功 WqU
3、电荷电荷q的移动过程，导体中形成电流，且的移动过程，导体中形成电流，且Iq/t，所以，所以WqUUIt第4页，本讲稿共20页电功的表达式电功的表达式nW=UItn表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。电时间成正比。n适用条件：适用条件：U、I 不随时间变化不随时间变化恒定电恒定电流。流。n单位：电流单位用安培（单位：电流单位用安培（A），电压单位用），电压单位用伏（伏（V），时间单位用秒（），时间单位用秒（S），则电功的），则电功的单位是焦耳（单位是焦耳（J）。常
4、用的单位还有：千瓦）。常用的单位还有：千瓦时（度）时（度）第5页，本讲稿共20页电功的物理意义：n电流做功的过程是电能转化为其他形式电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电流做功多少，表明有多少能的过程，电流做功多少，表明有多少电能转化为其他形式的能。可见电功反电能转化为其他形式的能。可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少。映了电能转化为其他形式能的多少。第6页，本讲稿共20页二、电功率n表达式：表达式：PW/tUI n单位：功的单位用焦耳（单位：功的单位用焦耳（J），时间单位），时间单位用秒（用秒（s），功率单位为瓦特（），功率单位为瓦特（W）。）。1 W=1 Js 1 kW1000
5、W电功率反映了电流做功的快慢程度电功率反映了电流做功的快慢程度第7页，本讲稿共20页用电器的额定功率和实际功率用电器的额定功率和实际功率n额定电压是指用电器在正常工作的条件额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是功率就是额定功率，流经它的电流就是额定电流，用电器正常工作。额定电流，用电器正常工作。n用电器实际工作时的功率叫实际功率，用电器实际工作时的功率叫实际功率，这时的工作电压不一定是额定电压，因这时的工作电压不一定是额定电压，因而实际功率也不一定等于额定功率。而实际功率也不一定等于额定功率。第8
6、页，本讲稿共20页例题：两个灯泡例题：两个灯泡A“220V 100W”和和B“220V 40W”串联后接在电路中，通电后，那个灯泡更亮？电串联后接在电路中，通电后，那个灯泡更亮？电灯中的最大电流是多少？此时两灯所加上的电压是多灯中的最大电流是多少？此时两灯所加上的电压是多大？两灯的实际功率是多少？大？两灯的实际功率是多少？RAU2/PA=484 IAPA/U0.455 ARBU2/PB=1210 IBPB/U0.182 A串联后，两灯的电流相同，根据串联后，两灯的电流相同，根据P=UI=I2R可知，电阻可知，电阻大的灯泡实际功率大，所以大的灯泡实际功率大，所以B灯较亮灯较亮电灯串联后，通过的电
7、流不能超过串联灯泡中额定电灯串联后，通过的电流不能超过串联灯泡中额定电流最小的电流值，所以此时的电灯中的最大电流电流最小的电流值，所以此时的电灯中的最大电流是是IB0.182 A加在灯泡两端的总电压加在灯泡两端的总电压UIB（RA+RB）308 V此时两灯的实际功率此时两灯的实际功率P实实IB2(RA+RB)56W第9页，本讲稿共20页三、焦耳定律电流热效应 n定义式：定义式：QI2Rtn公式公式QI2Rt是定义式，可求任何电路中是定义式，可求任何电路中电流电流I通过电阻通过电阻R时产生的热量。时产生的热量。n焦耳定律的微观解析。书本：焦耳定律的微观解析。书本：P55n实质：电流的热效应实质上
8、是电能通过实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能。电流做功转化为内能。第10页，本讲稿共20页热功率热功率n单位时间内电流通过导体发热的功率叫单位时间内电流通过导体发热的功率叫热功率。热功率即电能转化为内能的功热功率。热功率即电能转化为内能的功率，率，PQ/tI2R第11页，本讲稿共20页纯电阻电路纯电阻电路n如果一段电路中只含有电阻元件，称之为纯电如果一段电路中只含有电阻元件，称之为纯电阻电路。阻电路。n电流通过电路时，电流做功全部转化为电热，电流通过电路时，电流做功全部转化为电热，且电功率和热功率相等。且电功率和热功率相等。热热第12页，本讲稿共20页非纯电阻电路非纯电阻电路
9、n如果电路中除了含有电阻外，还包括电动机、电如果电路中除了含有电阻外，还包括电动机、电解槽等把电能转化为其他形式能的用电器，这种解槽等把电能转化为其他形式能的用电器，这种电路称为非纯电阻电路。电路称为非纯电阻电路。n在非纯电阻电路中，电功和电热是整体和部分的关系，在非纯电阻电路中，电功和电热是整体和部分的关系，即即WQE其他其他，故，故WQ即即UItI2Rt，电功率大，电功率大于热功率于热功率UII2R，在计算电功和电热时要用各自，在计算电功和电热时要用各自的定义式：的定义式：WUIt PUIQ=I2Rt P热热I2R第13页，本讲稿共20页例题例题1：书本：书本P56例题例题2：如图的电路中
10、，电炉电阻：如图的电路中，电炉电阻R10，电动机的线圈的电阻电动机的线圈的电阻r1 ，电路两端电压，电路两端电压U100V，电流表的示数为，电流表的示数为30A，问通过电动机的，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少功为多少?AMUR第14页，本讲稿共20页练习：某一用直流电动机提升重物的装置，重物质练习：某一用直流电动机提升重物的装置，重物质量量m50 kg，电源提供恒定电压，电源提供恒定电压U=110V，不计，不计各处摩擦，当电动机以各处摩擦，当电动机以 的恒定速度的恒定速度V=0.90 m2/s向上提升重物时，电路中电流
11、强度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线，求电动机线圈电阻圈电阻（）第15页，本讲稿共20页四、闭合电路中的功率 n公式：公式：EI=U外外I+U内内In实质：实质：电源提供的能量电源提供的能量一部分消耗一部分消耗在外在外电路电路上，转化为其他形式的能量；另一上，转化为其他形式的能量；另一部分消耗在部分消耗在内电阻内电阻上，转化为内能。上，转化为内能。第16页，本讲稿共20页电源的功率电源的功率 n定义：是描述闭合电路中电源把其它形定义：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式的能转化为电能快慢的物理量。n在数量上等于总电流在数量上等于总电流I与电源电动势与电源
12、电动势E的的乘积，即乘积，即 P=EI第17页，本讲稿共20页电源的输出功率电源的输出功率 n定义：是指外电路上的电功率定义：是指外电路上的电功率。n它在数量上等于总电流它在数量上等于总电流I与路端电压与路端电压U的的乘积：乘积：P出出=U外外In即对于纯电阻电路，电源的输出功率即对于纯电阻电路，电源的输出功率nP出出与外电路总电阻与外电路总电阻R的关系？的关系？P出=I2R=(R=第18页，本讲稿共20页电源内部损耗的功率电源内部损耗的功率 n定义：指内电阻的热功率。定义：指内电阻的热功率。n它在数量上等于总电流它在数量上等于总电流I的平方与电源内的平方与电源内阻的乘积：阻的乘积：P=IP=I2 2r r第19页，本讲稿共20页例题：如图所示电路中，已知电源电动势例题：如图所示电路中，已知电源电动势E=3V，内电阻，内电阻r=1，R1=2，滑线变阻器，滑线变阻器R的阻值可连续增大，求：的阻值可连续增大，求：(1)当当R多大时，多大时，R消耗的功率最大？消耗的功率最大？(2)当当R多大时，多大时，R1消耗的功率最大？消耗的功率最大？ErR1R第20页，本讲稿共20页