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电源
电源是一种把其它形式能转化为电能的装置
电源在电路中的作用:将其它形式的能转变为电能;保持导体两端有持续的电压。
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内电路、外电路、内电阻、外电阻
外电路:电源外部的电路,包括用电器、导线等.
外电阻:外电路的总电阻.
内电阻:内电路的电阻、通常称为电源的内阻.
内电路:电源内部的电路.
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闭合电路欧姆定律
1、内容:
闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
2、公式:
3、适用条件:
外电路是纯电阻的电路.
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例题:如图所示电路,,,,求电路中的电流和路端电压。
解:由题意知,电动势E=,外电阻R=,内阻r=.
由闭合电路欧姆定律得:
路端电压为
U=IR=1×
=
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路端电压U随外电阻R变化的讨论
U外=IR外=
E
R外+r
•R外
=
E
1+
r
R外
①当R外增大时,U外也随之增大
②当外电路断开时,R外=∞,U外=E
③当外电路短路时,R外=0,U外=0,I短=很大,一般情况下不允许外电路短路。
E
r
讨论:在电源末接入电路的情况下,用电压表直接测量电池两极所得到的数值,近似等于电源电动势的大小
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路端电压随电流变化的U-I图像
①图线与纵坐标交点表示电路断开情况,交点的纵坐标为电源电动势E.
②图线与横坐标交点表示外电路短路情况,交点横坐标为短路电流I短=E/r.
③图线斜率值(tan)表示电源的内电阻r=△U/△I.
【注意】若纵轴的原点不在两轴交点时,此结论不成立
U=E—Ir知:
U是I的一次函数
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电源的三个功率以及关系
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电源的输出功率随外电阻变化的讨论
①电源的总功率P总=IE
②内耗功率:P内=I2r
③输出功率:P出=P-P内=IE-I2r=IU外=I2R外
当外电阻为纯电阻电路时
当R外=r时,P出最大,且最大值为
P出m=
E2
4r
(R外+r)2
=
E2
+4r
(R外-r)2
R外
P出=I2R外=
E2R外
由图可知:同一功率对应着两个电阻值,两个电阻值之间有何关系呢?
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例题:已知如图,E=6V,r=4Ω,R1=2Ω,R2的变化范围是0-10Ω。求:
①电源的最大输出功率;
②R1上消耗的最大功率;
③R2上消耗的最大功率。
Er
R2
R1
①;②2W;③。