1、第15章电能与电功率单元总结思维导图知识要点知识要点一：电功、电功率、焦耳定律1.基本概念：项目物理量定义单位普适公式推导公式(适用于纯电阻电路)电功物理学中，当电能转化为其他形式的能时，我们就说电流做了功焦(J)千瓦时(kWh)电功率电流在某段时间内所做的电功跟这段时间的比(表示电流做功快慢的物理量)瓦(W)千瓦(kW)焦耳定律电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的通电时间成正比焦(J)电功和电热纯电阻电路：W=Q(电能全部转化成内能)；非纯电阻电路：WQ(电能部分转化成内能)2.串、并联电路中的特点：电功、电功率、电热与电阻的关系电路中总的电功、电功率、
2、焦耳定律与各个用电器的电功、电功率、焦耳定律的关系串联并联如图1所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图2所示。则小灯泡的额定功率为W，电源电压为V，滑动变阻器的最大阻值为。【答案】24；12；9【解析】由图象知，在灯泡两端电压为U额=12V时，通过的电流为I额=2A所以灯泡的额定功率为P额=U额I额=12V2A=24W当滑片位于最左端时，滑动变阻器阻值为0，此时灯泡两端电压等于电源电压，所以电源电压为U=U额=12V当滑片在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，由图象知，此时灯泡两端电压为UL=3V，电路电流为
3、I=1A，所以滑动变阻器两端电压为UR=U-UL=12V-3V=9V滑动变阻器的最大阻值为学习小组在测定“小灯泡的电功率”的实验中，电源由三节新干电池串联组成，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10。(1)请你用笔画线代替导线，将图1甲中的实物电路连接完整。(2)某次实验时，电压表示数如图1乙所示，此时灯泡两端的电压为V；如果要使灯泡正常发光，应该向(选填“A”或“B”)移动滑动变阻器的滑片。(3)小菁同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图1丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定电功率是W。(4)某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图2所示，则出现
4、的问题是。(5)在实验中，小章同学发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是。A导体电阻与导体两端的电压有关；B根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比；C电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻变小；D电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小。【答案】(1)电路图如图所示：(从电压表负接线柱到电流表0.6A档也可)(2)2.2；B (3)0.5；(4)电流表的量程选择过大(5)D【解析】(1)已知灯泡额定电压为2.5V，灯丝电阻约10，所以正常发光时通过灯泡的电流为因此电流表量程是00.6A，电流表应该和被测灯泡串联。(2)
5、由图乙知，电压表量程是3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是2.2V，电压表示数小于灯泡额定电压，要使灯泡正常发光，应向B端移动滑动变阻器滑片，增大灯泡两端的电压，直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止。(3)由图丙所示I-U图象可知，灯泡额定电压U=2.5V，所对应的电流I=0.2A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V0.2A=0.5W(4)由图可知，电流表的指针偏转太小、量程选择太大，应改用小量程的电流表。(5)温度影响导体电阻阻值的大小，对大多数导体来说，温度越高，电阻越大；当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，实际电功率减小，温度降低，所以测量的小灯泡电阻也相应减小。1.电流
6、做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，有多少电能发生转化就说电流做了多少功。电功是电能转化多少的量度，电功和电能的单位相同。2.电功表示电流做功的多少，电功率表示电流做功的快慢。3.纯电阻电路就是指电能全部转化为热能，不转化为其他形式能量的电路。例如电炉等。非纯电阻电路就是指电能不仅转化为热能，还转化为其他形式能量的电路。例如电动机还转化成了动能。知识要点二：额定电压额定功率1.额定电压：用电器正常工作时的电压值。2.额定功率：用电器在额定电压下工作时所消耗的功率。3.用电器的铭牌：如某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。若知该灯
7、“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0.11A，灯丝阻值。根据如图所示的两盏白炽灯的铭牌，可以判断()A甲灯一定比乙灯亮B正常发光时，甲灯的电阻大于乙灯的电阻C正常发光时，甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍D正常发光时，甲灯消耗的电能是乙灯消耗电能的4倍【答案】C【解析】A只有在额定电压下时，甲灯一定比乙灯亮，若不在额定电压下，则无法比较电功率，故A不符合题意；B由知，当额定电压相等时，功率大者，电阻小，甲的额定功率是100W，大于乙的额定功率25W，故应是甲灯的电阻小，故B不符合题意；C正常发光时，即为在额定电压下工作，甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍，故
8、C符合题意；D消耗的电能与功率和时间有关，不知通电时间时，无法比较消耗的电能，故D不符合题意。故选C。将标有“6V，9W”灯L和电阻R按如图所示电路连接已知电源电压为6V，当闭合开关S时，电流表示数是2.25A(1)求R的阻值；(2)若将灯L和电阻R串联在电路中，电源电压不变，求灯L的实际功率是多少？【答案】(1)8；(2)1W【解析】(1)电源电压U=6V，灯正常发光，所以灯L中的电流IL=1.5A电流表的测干路上的电流，电流表示数I=2.25A，则R中的电流IR=IIL=2.25A1.5A=0.75A由I=可得，电阻R=8(2)由P=可得，灯泡的电阻=4，=灯L和电阻R串联，电路中的电流I
9、=0.5A灯的实际功率P实=I2RL=(0.5A)24=1W答：(1)求R的阻值为8；(2)若将灯L和电阻R串联在电路中，电源电压不变，求灯L的实际功率是1W。1、实际电压、实际功率与额定电压、额定功率：当时，用电器正常工作。当时，用电器不能正常工作，有时会损坏用电器。当时，长期使用会影响用电器的寿命。2、对某一用电器而言，额定电压和额定功率只有一个，而实际电压和实际功率却有无数个。灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。3、若不考虑温度对用电器电阻的影响，则有，即电阻一定时，实际电压是额定电压的n倍，则实际电流也是额定电流的n倍，实际功率是额定功率的n2倍。知识要点三：测量、实验1.电能表：(1)
10、俗称电度表，用来测量电功，即记录电路消耗电能的仪表。(2)计算方法：电能表的示数由四位整数和一位小数组成。电能表的计数器上先后两次示数之差，就是这段时间内的用电量。但要注意电能表示数的最后一位是小数。(3)重要参数的意义：2.测量小灯泡的电功率(1)实验原理：(2)实验器材：电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。(3)电路图：(4)实验过程按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为Ie、Ue，记录小灯泡的亮度；调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察
11、电流表和电压表的示数，记录为I1，U1，记录小灯泡的亮度；调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为I2，U2，记录小灯泡的亮度；重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I3、U3，I4、U4，记录小灯泡的亮度；根据P=UI，算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1P4；分析数据，整理器材。(5)实验结论：小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮；当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光；当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情况下亮；当小灯泡的两端的电压小于额定电压时
12、，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情况下暗。(6)注意事项：A连接时，开关断开，防止因短路而损坏电源或灯泡。B闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至滑动变阻器的最大阻值处，防止电路中的电流过大，将灯烧坏。C电源电压应高于灯泡的额定电压，防止无法调节到额定电压。D电压表的量程应大于灯泡的额定电压，电流表的量程应大于灯泡正常工作时的电流。E滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡正常工作时的电流，滑动变阻器的最大电阻值应与灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。F通过三次不同电压下(额定电压，1.2倍额定电压和低于额定电压)的测量，体会用电器的实际功率并不一定等于额定功率，而是取决于加在用电器
13、两端的实际电压。G在做第二次实验时(实际电压不能超过额定电压的1.2倍)需要小心调节滑动变阻器，以免烧坏灯泡。H实验前，要检查电路并试触，实验结束后，要先断开开关，再整理器材。3.探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关(1)实验方法：控制变量(2)实验过程：热量与电阻的关系：控制电流(I)相同，通电时间(t)相同,电阻(R)不同。热量与电流的关系：控制电阻(R)相同，通电时间(t)相同，电流(I)不同。(3)电路图(4)实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多；在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。某同学做“
14、测量一个小灯泡的电功率”实验，所用灯泡的额定电压是2.2V。(1)如图是他实验的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接。(2)电路连接完整后，当向右移动滑动变阻器的滑片P时，电压表的示数将_，电流表的示数将_。(3)实际实验的有关记录与计算如下表实验次数123电压(V)2.201.502.50电流(A)0.220.160.24功率(W)0.4840.240.60该同学注意到灯的亮度变化是：第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮。你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？请你说出两点(这两点的意思应不同)：_； _。(4)他还注意到，这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻，并
15、完成了有关计算如下表格：实验次数123电压(V)2.201.502.50电流(A)0.220.160.24灯丝电阻()10.009.3810.42这位同学有些纳闷儿：导体的电阻不是与电压、电流无关吗？怎么三次计算的灯丝电阻却不一样呢？请你对此做出两种可能性的解释： _； _。【答案】(1)如图所示：(2)变大；变大；(3)灯泡两端电压越大，灯越亮；功率越大灯越亮；(4)可能实验有误差；可能电阻与温度有关【解析】(1)小灯泡额定电压是2.2V，电压表量程选03V，电压表“3”接在灯泡另一端，滑动变阻器C或D接成柱应接在灯炮的另一端与灯泡串联。(2)当滑片P右移时，接入电路中的电阻变小，电流变大示
16、数变大，依据U=IR知电压表的示数也变大。(3)可以得出如下结论:灯泡两端电压越大，灯泡所消耗的电功率也越大；灯泡的亮度取决于灯泡所消耗的实际功率，或灯泡的实际功率越大，灯泡的亮度越大。(4)由表格中的数据不难看出当灯泡两端电压越大，则灯泡灯丝的电阻也越大，而灯泡所消耗的电功率也越大，则灯泡的亮度越强。当灯泡亮度强时，灯丝的温度高，这就使灯丝的电阻大，因此可以得出灯丝电阻可能与温度有关。造成灯泡灯丝电阻变化的另一个原因还有可能是在实验过程中的误差。李明同学从商店里买来一个电热毯。使用中有时感到温度太高，他想用一个开关和一个电阻把它改装为两档，使电热毯在单位时间内的发热量为原来的一半。厂家说明书
17、上只写着额定电压为220 V，没有其他额定指标。请你设计一个方案完成这项改装。要求：(1)画出电路图；(2)推导出所用电阻大小的计算公式；(3)指出安装时必须注意的问题。【答案】(1)；(2)；(3)必须绝缘，防止漏电而出现触电事故；串联电阻的散热条件要好，以防火灾；考虑串联电阻的额定功率的大小，以防电阻自身烧毁【解析】(1)依题意要使电热毯在单位时间内产生的热量变为原来的一半，那么电热毯两端的电压应变小，需要串联一个分压电阻。设计电路如图所示。(2)根据电功率公式，可以得到。上式中U和P分别表示电热毯的发热量为原来一半时两端的电压和功率值,有。所以可变为，串联电阻两端的电压为，因为串联电路的电流处处相等，所以有，由此解得串电阻的大小为：(3)在安装串联电阻时应注意：必须绝缘，防止漏电而出现触电事故；串联电阻的散热条件要好，以防火灾；考虑串联电阻的额定功率的大小，以防电阻自身烧毁。根据Q=I2Rt及导出公式QU2t/R可采取的方法有：方法一：由Q=I2Rt可知，把一根电阻丝仍接到U 两端，通电时间延长为3min，则电阻丝产生的热量为3Q。方法二：由QU2t/R可知，把三根电阻丝并联接在U两端，通电仍为1min，则电阻丝产生的热量为3Q。方法三：由QU2t/R可知，把一根电阻丝接到电压为的电源两端，通电1min，则电阻丝产生的热量为3Q。
Copyright@ 2020-2024 m.ketangku.com网站版权所有