03实验三直流电路的电功率.pdf

电工技术仿真实验指导书电工技术仿真实验指导书实验三：直流电路的电功率实验三：直流电路的电功率1.1.实验目的实验目的 研究功率、电压和电流之间的关系根据电流和电压计算灯泡的损耗功率根据灯泡的损耗功率和电流计算灯泡的电阻根据电压和电阻计算灯泡的损耗功率根据负载输出功率和电源输入功率计算功率传输效率研究具有内阻的电源的输出功率与负载电阻之间的关系研究负载电阻的大小与获得最大输出功率的关系研究负载电阻的大小与得到最高效率之间的关系2.2.原理说明原理说明电功率指的是一秒钟消耗或产生了多少焦耳的电能如果在1s内消耗或产生了1J的电能，则电功率 P 就是 1W所以PW/t使 1C 电荷（Q）通过 1V 电位差（U）所需要的电能（W）为 1J，因此WUQ由此可得PW/tUQ/t由于电流IQ/t当流过电阻 R 两端的电流为 I 时，电阻消耗的电功率为：PUIRIII2R当电阻 R 两端的电压为 U 时，其消耗的电功率为：PUIU(U/R)U2/R功率传输效率 是输出功率 P0与电源输入总功率 P1之比，所以=(P0/P1)100%若电源内阻为 RS,负载电阻为 RL，当 RSRL时，负载 RL可获得最大输出功率。

值得注意的是，当负载获得最大输出功率时，效率 并不是最高的，因为这是负载电阻与电源内阻相等，电源内阻消耗的功率与负载得到的功率是相同的因此，如果高效率和最大输出电压相比最大输出功率更加重要，则应该选择 RLRS3.3.实验内容及步骤实验内容及步骤 建立如图 31 所示的测量灯泡的损耗功率实验电路图 31测量灯泡的损耗功率以鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，测量并记录灯泡两端的电压 U 和流过的电流I将光标移动到功率表功率表图标上双击鼠标左键，读取并记录功率表的读数根据步骤测量的电压 U 和电流 I，计算灯泡的损耗功率，并与步骤读取的功率表读数进行比较根据 12V、25W 灯泡的损耗功率 P0和 I 电流 I，计算灯泡的电阻 R根据灯泡两端的电压 U 和电阻计算灯泡的损耗功率 P0根据电源的电压和电流计算电源产生的功率 P1根据灯泡的损耗功率 P0和电源产生的功率 P1计算从电源到灯泡的功率传输效率建立如图 32 所示的最大传输功率实验电路图 32 负载电阻获得最大传输功率的条件以鼠标左键单击仿真电源开关，激活该实验电路，在下表中记录不同负载电阻RL对应的功率P0和 P1，计算效率。

RL/1004008001000P1/WP0/W(%)RL/150030005000P1/WP0/W(%)以负载电阻 RL为横坐标、负载功率 P0为纵坐标画出负载功率曲线图，并在曲线上标出最大功率点和相应的 RL值以负载电阻 RL为横坐标、效率 为纵坐标画出效率变化曲线图，并在曲线上标出最高效率点和相应的 RL值4.4.实验报告实验报告灯泡损耗功率的计算值等于灯泡功率的额定值吗？答答：将步骤计算的灯泡损耗功率与步骤测量的功率表读数进行比较情况如何？答答：根据从电源到灯泡的功率传输效率，说明所产生的功率能全部传送给灯泡吗？如果不能原因何在？其余的功率跑到哪里去了？答答：当负载电阻 RL增大时，负载电压 U 和负载电流 I 发生什么变化？答答：如果负载电阻 RL增大，负载功率将会发生什么变化？答答：为了获得从电源到负载的最大传输功率，需要多大的负载电阻 RL？负载电阻 RL与电源内阻RS之间有什么关系？答答：需要多大的负载电阻RL才能得到最高功率传输效率？与获得最大输出功率的电阻值相同吗？答答：。