电源的功率和效率.

总结电源特性1. 引言电源作为电子设备的核心组成部分，为其提供稳定的电能供应。

了解电源的特性对于设计、选择和使用电子设备至关重要。

本文将总结几种常见的电源特性，包括电压稳定性、电流稳定性、效率和噪声等，旨在帮助读者更好地理解电源的工作原理。

2. 电压稳定性电压稳定性是指电源输出电压的稳定程度，通常用电压波动指标来衡量。

常见的电压波动指标有峰峰值、峰-均方根（P-P/RMS）和百分比电压调整率（%VTR）等。

高质量的电源应具有较低的电压波动，以保证被供电设备的正常运行。

3. 电流稳定性电流稳定性是指电源输出电流的稳定程度，通常用电流波动指标来衡量。

常见的电流波动指标有峰峰值、峰-均方根（P-P/RMS）和百分比电流调整率（%CTR）等。

对于某些特定的应用场景，如LED照明和电动车充电等，电流稳定性尤为重要。

4. 效率电源的效率是指输出功率与输入功率的比值，通常以百分比来表示。

效率高的电源能够更有效地将输入能量转化为有用功率输出，从而减少能源的浪费。

在选择电源时，需要考虑其效率，尤其是在功耗敏感或长时间使用的应用中。

5. 噪声电源噪声是指电源输出中的不规则波动或干扰，通常以电压或电流的峰-峰值来度量。

噪声会对电子设备的正常运行产生影响，尤其是对于要求高信噪比的应用，如音频放大器和通信系统等。

因此，选择低噪声的电源非常重要。

6. 其他特性除了上述提到的主要特性外，电源还有一些其他值得注意的特性，如温度系数、起动时间、寿命和保护功能等。

温度系数是指电源输出电压/电流随环境温度变化的程度，起动时间是指电源从启动到达稳定工作状态所需的时间。

7. 结论电源特性是衡量电源质量的重要指标，对于电子设备的性能和稳定性至关重要。

本文总结了电源的几个主要特性，包括电压稳定性、电流稳定性、效率和噪声等。

在选择和使用电源时，需要综合考虑这些特性，以满足具体应用的要求。

希望本文能为读者提供有关电源特性的基础知识，进一步探索和理解电源领域的相关内容。

电源的功率和效率小专题恒定电流小专题一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）1.如图所示，图线a是某一电源的U﹣I曲线，图线b是一定值电阻的U﹣I曲线．若将该电源与该定值电阻连成闭合电路（已知该电源的内阻r=2.0Ω），则说法错误的是（）A. 该定值电阻为；B. 该电源电动势为20V；C. 将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大；D. 将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大；2.如图，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为标识不清的小灯泡L1的U-I图线，将L1与该电源组成闭合电路时，L1恰好能正常发光．另有一相同材料制成的灯泡L2，标有“6V，22W”，下列说法中正确的是（）A. 电源的内阻为B. 把灯泡换成,可能正常发光C. 把灯泡换成,电源的输出功率可能相等D. 把灯泡换成,电源的输出功率一定变小3.如图，直线A为电源的U—I图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的U-I图线。

现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。

由图像一定能确定的是（）A. 电阻B. 电源输出功率甲乙C. 电源内阻消耗的功率甲乙D. 电源效率甲乙4.如图所示,直线A是电源的路端电压和干路电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则( )A. 接在电源上时,电源的效率高B. 接在电源上时,电源的效率高C. 接在电源上时,电源的输出功率大D. 电源的输出功率一样大5.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示，用此电源和电阻R1、R2组成电路．R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路．在所有可能的各种接法中，下列说法正确的是（）A. 将、并联后接到电源两端,电源输出功率最大,电源效率最低B. 将、并联后接到电源两端,电源输出功率最小,电源效率最高C. 将、串联后接到电源两端,电源输出功率最小,电源效率最低D. 将、串联后接到电源两端,电源输出功率最大,电源效率最高6.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率P随电流I变化的图线。

电源的效率计算公式电源效率是指电源输出能量与输入能量之比，也称为功率转换效率。

即电源输入能量经过功率变换，输出能量的比例。

电源效率体现了电源质量与性能的重要指标，是电源质量的重要参考指标之一，其效率高低决定了能源利用效率的高低，因此有必要对其计算效率做出定义，并计算其对应的输出功率。

电源的效率计算公式主要有四种，分别是功效率计算公式、宽频功效率计算公式、恒定电压效率计算公式和恒定电流效率计算公式。

首先，功效率计算公式用来计算高效输出电源的功效率，该公式为：功效率＝输出功率/输入功率。

其次，宽频功效率计算公式是用来计算在宽频范围内高效率输出电源的功效率，该公式为：宽带功效率＝输出能量/输入能量。

第三，恒定电压效率计算公式用来计算恒定电压输出电源的效率，其公式为：恒定电压效率＝恒定电压输出功率/恒定电压输入功率。

最后，恒定电流效率计算公式用来计算恒定电流输出电源的效率，其公式为：恒定电流效率＝恒定电流输出功率/恒定电流输入功率。

电源的效率是影响电源发挥其功能的一个重要因素，因此通过熟练掌握电源的效率计算公式，可以更加有效地提高效率，提高电源的性能。

除了电源的效率计算公式外，还有以下几种方法可以提高电源的效率：1、使用可靠的、高效率的元件，能够有效提高电源输出功率，从而增加电源效率。

2、可以使用多级调速技术，根据负载的不同，调整输出功率，从而达到提高电源效率的目的。

3、使用现代高效变压器。

高效变压器可以减少负载低时的热损耗，从而有效提高电源效率。

4、使用智能控制，根据负载的变化，实时调节控制以提高电源效率。

5、正确选择电源的输出频率，让电源的输出功率与负载的需求量匹配，这样能够大大提高电源的效率。

电源的效率是影响电源功能的重要指标，因此，必须要掌握电源的效率计算公式，以及诸多提高电源效率的技术方法。

并且应该注意，在设计电源时，必须预留一定的调整空间，为电源调试和提高效率提供便利，使其效率达到最佳状态。

二、电源的功率、效率及三类曲线【知识要点】一、导体的伏安特性曲线导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线。

分析时要注意以下两点：（如图1）1、注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别。

（斜率的含义不同）2、对于线性元件伏安特性曲线是 ，对于非线性元件伏安特性曲线是 或 直线。

二、电源的功率、效率1、闭合电路中各部分的功率（1）电源的功率（电源的总功率）P 总= （2）电源的输出功率P 出= （3）电源内部消耗的功率P 内= 2、电源的效率：η= =3、若外电路为纯电阻电路（1）电源输出功率随外电阻变化的图线如图2所示。

由图可知，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为m P = 。

由图像还可知，当R<r 时，若R 增加，则P 出增大；当R>r 时，若R 增大，则P 出减小。

对应于电源的非最大输出功率可以有两个不同的外电阻R l 和R 2使得电源输出功率相等，且； （2）电源的效率随外电路电阻的增大而增大，当R=r 时效率为 。

三、电源的伏安特性曲线如图3所示，路端电压U 与电流I 的关系曲线，也就是U =E —Ir 式的函数图象，称为电源的伏安特性曲线。

当电路断路即I ＝0时，纵坐标的截距为电动势E ；当外电路电压为U ＝0时，横坐标的截距I 短=E/r 为短路电流；图线斜率的绝对值为电源的内阻。

四、两类曲线的综合如图4中a 为电源的U-I 图象；b 为外电路电阻的U-I 图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a 的斜率的绝对值表示电源内阻的大小；b 的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大，可以得出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半。

图3图UI EU 0 M （I 0,U 0）β α b a NI 0 I m图 4IO U O IU1 2 1 2图1212r R R【专项练习】1、实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示（）2、下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象（）3、将阻值为R且不随温度而变化的电阻接在电压为U的电源两端，则描述其电压U、电阻R及流过电流I间的关系图象中，正确的（）4、两电阻R1，R2的伏安特性曲线如图所示，可知两电阻的大小之比R1:R2等于（）A、1:3B、3:1 C 、D 、5、如图所示，电源的电动势是6V，内阻是0.5Ω,小电动机M的线圈电阻为0.5Ω，限流电阻R0为3Ω，若电压表的示数为3V，试求：（1）电源的总功率和电源的输出功率（2）电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率6、如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的最大值为10Ω。

什么是功率和效率功率和效率是物理学中常用的两个概念，用来描述能量转化和利用的效果。

在科学和工程领域中，了解功率和效率的概念对于设计和优化各种设备和系统至关重要。

本文将详细解释功率和效率的含义，并通过实际例子来说明它们的应用。

功率是描述能量转化速率的物理量。

它表示单位时间内完成的功或能量转移的快慢。

功率的单位是瓦特（W），它等于每秒转移的能量量。

简单地说，功率越大，表示能量转移越快，工作效率也越高。

在物理学中，功率可以用以下公式计算：功率（P）= 功（W）/ 时间（t）其中，功（W）是单位时间内所做的工作或能量转移，时间（t）是完成这个工作或能量转移所用的时间。

举个例子来说明功率的概念。

假设有两个人，分别用相同的力量推动一个物体，但一个人用1分钟推动，另一个人用10分钟推动。

那么完成同样的工作，用1分钟的人功率显然比用10分钟的人更大。

功率的应用广泛，例如在机械工程中，我们常常通过电动机的功率来评估其工作能力；而在家庭中，我们通常用瓦特来描述电器设备的功率大小，以此来了解它们的能耗和使用效率。

效率是描述能量或功率转化效果的物理量。

它表示系统从输入到输出的能量或功率转化效率。

效率的计算公式为：效率（η）= 输出功率（Pout）/ 输入功率（Pin）* 100%其中，输出功率是系统输出的能量或功率，输入功率是系统输入的能量或功率。

举个例子来说明效率的含义。

假设有一台机械设备，它从电源中输入1000W的功率，输出的机械功率为800W。

那么这台设备的效率为80%。

也就是说，这台设备只有80%的电能被转化为有用的机械能，剩余的20%被浪费掉了。

效率也经常与能源利用相关联，如汽车引擎的燃油效率，太阳能电池板的光电转换效率等。

在能源有限的情况下，提高能源转化的效率对于减少浪费和保护环境非常重要。

总之，功率和效率是物理学中描述能量转化和利用效果的重要概念。

功率表示能量转化的速率，效率表示能量转化的效果。

理解和应用功率和效率的概念对于科学研究和工程设计至关重要。

二、电源的功率、效率及三类曲线【知识要点】一、导体的伏安特性曲线导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线。

分析时要注意以下两点：（如图1）1、注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别。

（斜率的含义不同）2、对于线性元件伏安特性曲线是 ，对于非线性元件伏安特性曲线是 或 直线。

二、电源的功率、效率1、闭合电路中各部分的功率（1）电源的功率（电源的总功率）P 总= （2）电源的输出功率P 出= （3）电源内部消耗的功率P 内= 2、电源的效率：η= =3、若外电路为纯电阻电路（1）电源输出功率随外电阻变化的图线如图2所示。

由图可知，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为m P = 。

由图像还可知，当R<r 时，若R 增加，则P 出增大；当R>r 时，若R 增大，则P 出减小。

对应于电源的非最大输出功率可以有两个不同的外电阻R l 和R 2使得电源输出功率相等，且； （2）电源的效率随外电路电阻的增大而增大，当R=r 时效率为 。

三、电源的伏安特性曲线如图3所示，路端电压U 与电流I 的关系曲线，也就是U =E —Ir 式的函数图象，称为电源的伏安特性曲线。

当电路断路即I ＝0时，纵坐标的截距为电动势E ；当外电路电压为U ＝0时，横坐标的截距I 短=E/r 为短路电流；图线斜率的绝对值为电源的内阻。

四、两类曲线的综合如图4中a 为电源的U-I 图象；b 为外电路电阻的U-I 图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a 的斜率的绝对值表示电源内阻的大小；b 的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大，可以得出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半。

图3图UI EU 0 M （I 0,U 0）β α b a NI 0 I m图 4IO U O IU1 2 1 2图1212r R R【专项练习】1、实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示（）2、下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象（）3、将阻值为R且不随温度而变化的电阻接在电压为U的电源两端，则描述其电压U、电阻R及流过电流I间的关系图象中，正确的（）4、两电阻R1，R2的伏安特性曲线如图所示，可知两电阻的大小之比R1:R2等于（）A、1:3B、3:1 C 、D 、5、如图所示，电源的电动势是6V，内阻是0.5Ω,小电动机M的线圈电阻为0.5Ω，限流电阻R0为3Ω，若电压表的示数为3V，试求：（1）电源的总功率和电源的输出功率（2）电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率6、如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的最大值为10Ω。

开关电源参数计算开关电源是一种将输入电压按照一定的方式进行变换和调节，得到一定输出电压和电流的电源设备。

它具有高效率、小体积和大功率特点，在现代电子设备中广泛应用。

开关电源的参数计算是设计开关电源过程中的一项核心工作，下面将从输入电压和输出电压、电流的计算以及开关电源的功率和效率计算等多个方面进行详述。

一、输入电压和输出电压的计算：1.输入电压计算：开关电源的输入电压一般通过交流电源转换得到。

在计算输入电压时，需要根据实际使用情况来确定。

常见的输入电压有220VAC和110VAC两种，可以根据实际需求来选择。

2.输出电压计算：输出电压是开关电源的主要参数之一，根据实际需求来确定。

一般情况下，输出电压为12V、24V、48V等常见的数值。

根据所驱动的设备对电压的要求来确定输出电压的数值。

二、输出电流计算：1.设备功率计算：开关电源的输出电流与所驱动的设备功率直接相关。

在计算输出电流时，首先需要确定设备的功率需求。

常见的功率单位为瓦特（W），可以根据设备的额定功率来确定所需的输出电流。

2.电流保护系数计算：在计算输出电流时，还需要考虑到设备的运行可靠性和安全性。

一般情况下，会在设备的额定功率基础上乘以一个电流保护系数，以提供足够的电流储备。

电流保护系数一般为1.2-1.5，具体数值可以根据设计需求来确定。

3.输出电流计算：通过设备功率和电流保护系数的计算，可以得到所需的输出电流。

输出电流的单位为安培（A）。

三、开关电源的功率和效率计算：1.开关电源的功率计算：开关电源的功率指的是输入电源和输出电源之间的能量转换效果。

功率是根据输出电压和输出电流计算得到的，单位为瓦特（W）。

2.开关电源的效率计算：开关电源的效率是指输入电源和输出电源之间能量的转换效率，一般用百分比表示。

开关电源的效率可以根据输入功率和输出功率进行计算。

开关电源的效率一般在85%以上，高效率的开关电源能够更好地降低能耗，提高能源利用率。

2018届高考物理一轮复习第九章恒定电流第3讲：电源三功率和效率 班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________一、知识清单1． 纯电阻电路中电源三功率和外电阻R 的关系 总功率P 总＝I 2(R ＋r )＝rR E +2内部消耗的热功率P 热＝I 2r ＝22)r R (rE +输出功率P 出＝I 2R ＝E 2R(R ＋r )2电源三功率和外电阻R 的关系R 增大，总功率P 总减小；当R ＝r 时，P 总＝r E 22R 增大，热功率P 热减小；当R ＝r 时，P 热＝rE 42R 增大，输出功率P出先增大后减小；当R ＝r 时，输出功率最大，P 出max ＝rE 42适用于纯电阻电路2． 电源三功率和电流的关系 总功率P 总＝EI内部热功率P 热＝I 2r输出功率P 出＝UI ＝EI －I 2r电源三功率和电流关系图倾斜直线 斜率k :电动势E最大电流I m ＝E/r ， 最大总功率P 总m ＝E 2/r 开口向上的抛物线； 最大电流I m ＝E/r ，最大热功率P 热m ＝E 2/r开口向下的抛物线， 对称轴I =E/2r, 最大值P 出m =E 2/4r内部热功率P 热和输出功率P出图像的交点，即I 2r =EI －I 2r ，横坐标I =E/2r,此时R=r.3． 电源的效率两公式（1）任意电路：η＝P 出P 总×100%＝UE ×100%=I E r -1（2）纯电阻电路：η＝RR ＋r ×100% ，因此在纯电阻电路中R 越大，η越大．[思维深化]当电源的输出功率最大时，效率也最大吗？答案 当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R →∞时，η→100%，但此时P 出→0，无实际意义．IOηE/r1IOP 出E/rE/2rE 2/4rP 总P 热 PIOP 出E/rE/2rE 2/4rIOP 热E/rE 2/rIO P 总E/rE 2/rROP 热 rE 2/r E 2/2r E 2/4rP 总P 出ROP 热rE 2/rE 2/4rROP 总rE 2/r E 2/2r4． 两类等效电源串联电阻 并联电阻电路图等效电动势 E E =等效E R r RE +=等效等效内阻r R r +=等效Rr Rrr +=等效 5． 恒流源的等效问题等效电源的外电压U =IR =(I 0-I )R 0=I 0R 0-IR 0 对比闭合电路欧姆定律：U =E-Ir所以，等效电源的电动势E =I 0R 0，等效内阻r =R 0。

专题四、闭合电路电源的三种功率、效率和最大输出功率1．电源的三种功率(以如图8-4-1所示闭合电路为例)：(1)电源总功率：P 总 = EI(2)电源内部消耗功率：P 内 = I 2r (3)电源输出功率：P 出 = UI = I 2R 若外电路是纯电阻电路：则有P 出 = I 2R = r Rr R E R r R E 4)()(2222+-=+。

由上式并绘出P 出－R 图像如图8-4-2所示：①当R ＝r 时，电源的输出功率最大为P m = E 24r；②当R ＞r 时，随着R 的增大输出功率越来越小； ③当R ＜r 时，随着R 的增大输出功率越来越大； 2.电源效率：Η = P 出P 总 = U E = R R ＋r，R 越大，电源效率η越大；当R ＝r 时，电源输出功率最大，而效率仅为50%不是最大。

例1．如图8-4-3所示，已知电阻r = 2Ω，定值电阻R 1 = 0.5Ω，电动势E = 4V 。

求： （1）当滑动变阻器R 2为多大时电源输出功率最大？最大为多少？（2）当滑动变阻器R 2为多大时R 2上消耗的功率最大？最大为多少？（3）当滑动变阻器R 2为多大时R 1上消耗的功率最大？最大为多少？例2．如图8-4-4所示的电路中，电路消耗的总功率为40W ，电阻R 1为4Ω，R 2为6Ω，电源内阻r 为0.6Ω，电源的效率为94%，求：（1）ab 两点间的电压；（2）电源的电动势。

3.利用电源U-I 特性图线，电阻U-I 特性图线求电源输出功率和效率。

例3．如图8-4-6所示的U ~I 图像中，直线I 为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R 的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R 连接成闭合电路，由图像可知( )A ．R 的阻值为1.5ΩB ．电源电动势为3V ，内阻为0.5ΩC ．电源的输出功率为3.0WD ．电源内部消耗功率为1.5W图8-4-1图8-4-3图8-4-6 图8-4-4例4．如图8-4-7所示，直线A 为电源a 的路端电压与电流的关系图象；直线B 为电源b 的路端电压与电流的关系图象;直线C 为一个电阻R 的两端电压与电流关系的图象。