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文档简介
1、第十八章 电功率第一节 电能1、电功:定义:电流所做的功叫电功。电功的符号是W单位:焦耳(焦,J)。电功的常用单位是度,即千瓦时(kWh)。1kWh3.6106J电流做功的过程,实际上就是 能转化为 能的过程。公式:W=UIt W=I2Rt W= eq f(U2,R) t W=Pt 2、电能表:测量电功的仪表是电能表(也叫电度表)。表盘上的数字表示已经消耗的 ,单位是 ,计数器的最后一位是 。用电能表月底的读数减去月初的读数,就表示这个月所消耗的电能。“220 V”表示这个电能表的额定电压是220V,应该在220V的电路中使用。“600 revs/kWh”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1
2、千瓦时的电能,电能表上的表盘转过600转。根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时,可以列比例式: 3.串并联电路电功特点:在串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于各用电器电功之和;串联电路中,各用电器的电功与其电阻成 比,即 eq f(W1,W2) = eq f(R1,R2) ;并联电路中,各用电器的电功与其电阻成 比,即 eq f(W1,W2) = eq f(R2,R1) (各支路通电时间都相同)。练习: AUTONUM 下列家用电器正常工作20min消耗电能最多的是( )A电饭煲 B电热毯 C电视机 D电风扇 AUTONUM 某城市实施阶梯电价,具体方案如下表小刚留心观察了一下自家
3、电能表,分别记录了他家第一天早8:00,晚21:00和第二天早8:00这三个时刻的读数,如图16所示。则他家这一天共消耗电能 kw.h,应付电费 元。 AUTONUM 江涛家的电能表如图5所示. 当他家某用电器单独工作时,30min内转盘正好转过50圈,则这段时间内该用电器消耗的电能是 J,该用电器的电功率为 W第二节 电功率电功率:(1)定义:电流在1秒内所做的功叫电功率。(2)意义:表示消耗电能的 。(3)符号:P,单位:瓦特(瓦,W),常用单位为千瓦(kW),1kW103W(4)电功率的定义式:P= eq f(W,t) 第一种单位:P电功率瓦特(W);W电功焦耳(J);t通电时间秒(s)
4、。 第二种单位:P电功率千瓦(kW);W电功千瓦时(kWh);t通电时间小时(h)。电功率的计算式:P=UI P= I2R P= eq f(U2,R) p=w/t2、串并联电路电功率特点:在串联电路和并联电路中,总功率等于 ;串联电路中,各用电器的电功率与其电阻成正比,即 eq f(P1,P2) = eq f(R1,R2) ;并联电路中,各用电器的电功率与其电阻成反比,即 eq f(P1,P2) = eq f(R2,R1) 。3、用电器的额定功率和实际功率额定电压:用电器正常工作时的电压叫额定电压。额定功率:用电器在额定电压下的功率叫额定功率。额定电流:用电器在正常工作时的电流叫额定电流。用电
5、器实际工作时的三种情况:U实U额 P实U额 P实P额用电器 正常工作,有可能烧坏。(如果是灯泡,则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝);U实=U额 P实=P额用电器 工作。电灯泡上的“PZ220 25”表示额定电压是220V,额定功率是25W。灯泡的亮度是由 决定的,与额定电压和额定功率无关。额定电压相同,额定功率不同的灯泡,灯丝越粗,功率越大。将这两个灯泡串联,额定功率大的,实际功率小;将这两个灯泡并联,额定功率大的,实际功率大。练习: AUTONUM 为测量某电热杯的电功率,小明同学把家中其余用电器均从电源上断开,只将该电热杯接人电路,观察电能表,发现在1min内电能表转盘转动15圈
6、。电能表的部分技术参数如右表所示,该电热杯的电功率是 AUTONUM 如图所示的电路,闭合开关后,灯泡L1发光,灯泡L2不发光,电压表有示数。关于电路中L1、L2的连接方式和L2不发光的原因,下列判定正确的是() AL1与L2串联,L2被短路 BL1与L2串联,L2的实际功率比额定功率小得多 CL1与L2并联,L2与灯座接触不良 DL1与L2并联,L2的灯丝断了如图8所示电路,电源电压不变,R是定值电阻.将一个“6V 2W”的小灯泡接在a、b两点间,小灯泡恰能正常发光;若换一个“6V 3W”的小灯泡接在a、b两点间,则这个小灯泡() A. 比正常发光时暗些 B. 比正常发光时亮些 C. 恰能正
7、常发光 D. 灯丝将会被烧坏7下列四种电器中,利用电流热效应工作的是()A.洗衣机 B.电脑 C.电风扇 D.电饭锅8如果加在定值电阻两端的电压从8V增加到10V时,通过定值电阻的电流相应变化了0.2A,则该定值电阻所消耗的电功率的变化量是()A.0.4W B.2.8W C.3.2W D.3.6W9有两灯如图所示,L1,L2 分别标有 15V 、1A ; 10V 、0.5A,的字样,其中一灯正常发光时,它们的功率之比是() A 4:3 B 3:4 C 5:3 D 3:2 AUTONUM 如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V 0.6W”的字样,R为定值电阻,闭合S1,断开S2,小灯泡正
8、常发光光;若再闭合S2,发现电流表示数变化了0.3A,则R的阻值为 ,此时灯泡L和电阻R消耗的功率之比是 测量小灯泡的电功率伏安法测小灯泡的功率【实验原理】【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、 。【实验电路图】【实验步骤】按电路图连接实物。检查无误后,闭合开关。移动滑片,使小灯泡在额定电压下发光,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压小于额定电压
9、,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。【实验表格】次数电压U/V电流I/A电功率P/W发光情况123【注意事项】接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大;连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程;滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压和通过的电流;保护电路;不需要计算电功率的平均值。练习:1如图10甲所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为6V。闭合开关S后,当滑片P从R的一端滑到另一端的过程中,小灯泡的IU关系图象如图乙所示。则小泡的额定功率为_W,电源电压为_V,滑动变阻器的最大阻值为_。2.要求测量额定电压
10、为2.5V小灯泡的电功率按照电路图a,将图b中的实物连接成实验电路。在电路连接过程中开关应处于_状态;闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到_(根据你连接的实物电路选填“最右端”或“最左端”)。实验时某次电压表的示数2.20V,对应电流表示数如图c所示,则小灯泡此时的电功率为_W;要想测出小灯泡的额定电功率,接下来的操作是:_第四节 焦耳定律及其应用1、电流通过导体时电能转化成热(电能转化为内能),这个现象叫做电流的 。2、焦耳定律:(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。(英国物理学家焦耳)(2)定义式:Q=I2Rt 导出式:Q=UIt Q
11、= eq f(U2,R) t Q=Pt (3)有关焦耳定律的注意事项:对于纯电阻电路,电流做功消耗的电能全部转化为内能(QW),这时公式Q=Uit ,Q= eq f(U2,R) t , Q=Pt均成立;对于非纯电阻电路,电能除了转化为内能,还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用QI2Rt。(4)利用电热的例子:热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。(5)防止电热的例子:电视机外壳的散热窗;计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。(6)串并联电路电热特点:在串联电路和并联电路中,电流产生的总热量等于部分电热之和;串联电路中,各部分电路的热量与其电阻成正比,即 eq f(Q1,Q2) = eq
12、f(R1,R2) ;并联电路中,各部分电路的热量与其电阻成反比,即 eq f(Q1,Q2) = eq f(R2,R1) (各支路通电时间都相同)。练习:1.加在某电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为r,则电动机线圈上消耗的电热功率为AP B C D2在图甲所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,电阻R1的阻值为30。同时闭合开关S和S1,电流表的示数如图乙所示。求: (1)通过电阻R1的电流;(2)电阻R2的阻值;(3)在10s内,电流通过电阻R1产生的热量;(4)电阻R1与电阻R2工作时的电功率P1和P2之比。3如图所示,甲图中小灯泡上标有“2.5V,0.75W”的
13、字样,电压表如图乙所示闭合开关,推动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光,此时电压表的示数如图丙所示求:(1)电源电压;(2)电流表的示数;(3)此时滑动变阻器接入电路的阻值4在物理小组课 HYPERLINK 外活动中,慧龙小组同学利用两段阻值不同的电热丝R1和R2,设计成高中低三档位的电热器,电路图如图所示,其中R1=2R2在安全情况下,用三档分别给同一容器中质量相同的水加热(水均未沸腾) (1)求R1的阻值是多少? (2)电热器用中温档工作时,水温升高8消耗的电能是多少? (3)结合表中信息,通过计算分析比较用高温档还是低温档更节能?5.实际测量中使用的大量程电流表是由小量程电流表改装而成的
14、。图中G是满偏电流(即小量程电流表允许通过的最大电流)I。=1mA的电流表,其电阻R。=100。图为某同学改装后的电流表电路图,定值电阻,若使用a和b两个接线柱时,电表的量程为3mA;若使用a和c两个接线柱时,电表的量程为10mA。求R、R的阻值。6. (1)如图甲,n个相同的电阻R并联,其总电阻可以用一个等效电阻R表示(如图乙),请根据并联电路中电流、电压规律和欧姆定律推证:R=R/n.(2)如图丙,A、B之间的电压U=220V,通过导线为远处的M、N之间的用电器供电,由于距离很远,导线AM和BN的电阻不可忽略,他们的总电阻用图中的r表示,r=4,若M、N之间并联10个阻值为R=400的相同
15、电阻,求通过导线AM的电流大小。(3)试分析说明:在图丙的电路中,M、N之间并联的用电器越多,每一个用电器的实际功率越小。7.在进行某些电学测量时,把电压表看成能显示其两端电压的大电阻,将它与一个阻值很大的待测电阻RX串联接入电路,根据电压表的示数可以测出RX的阻值,这是一种测量大电阻的方法。如图所示的电路中,电压表的内阻RV=20k,量程为150V,最小分度值为5V,电压U=110V,电压表的示数为50V。(1)求电路中的电流大小。(2)求待测电阻RX的阻值。(3)上述电路中,若将RX换成阻值约为20的小电阻,用这种方法能否准确测出它的阻值?写出你的判断依据。8李明同学设计了图示电路测量小灯
16、泡的电功率。 (1)根据图示电路(实物图),在方框内画出电路图。 (2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至_(选填“A”或“B”)端。 (3)实验时,电压表的示数为u,电流表的示数为,该同学利用P=们计算出小灯泡的电功率。若考虑电表的电阻对测量的影响,则电功率的测量结果与真实值相比偏_(选填“大”或“小”),原因是_。9某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图所示。表盘上“1600impkWh”表示每用电1 kWh指示灯闪烁1600次。根据表盘上的信息,回答下列问题: (1)该同学家上个月共用电多少kWh? (2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少? (3)若只让一个标有220V 484W”的电热器工作3min,观察到电能表的指
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