高三物理恒定电流如何求电源效率？

难诉衷肠

发布于：3天前

高三物理恒定电流如何求电源效率？

侄女是一名高中生，学习物理的时候不知道该怎么求电源效率，在线问高三物理恒定电流如何求电源效率？

分类：高中

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在讨论恒流时，我们发现电源效率的最大值并不是一些人认为的那样，而是当输出功率达到峰值时，效率只能达到50%。这里有一个简单的数学证明。

P输出功率可以表示为：P输出=I^2*R，其中I是电流，R是负载电阻。根据电源的基本公式，电流I可以表示为I。=E/(R+r)，其中E是电源电动势，r是内阻。用P出的公式代替I的表达式，可以得到P出。=I^2*R=[E/(R+r)]^2*R。

进一步简化得到P出=E^2/[(R-r)/R+4r]。该公式表明，输出功率P与负载电阻R和内阻r之间的关系。

通过观察公式，我们发现当R=r时，P出达到最大值，此时P出。=E^2/(4r)。

电源效率η将输出功率P输出与输入功率P输入的比例定义，η=P输出/P输入。输入功率P输入=I^2*r=[E/(R+r)]^2*r。代入P出和P入的表达式η可以得到定义η=R/(R+r)。

当R=r时，η在这个时候达到最大值η=R/(R+r)=1/2=50%。所以，当负载电阻R等于电源内阻r时，电源效率达到最大值，即50%。