电功 电功率复习讲义
一、电功
1.定义:电流通过某段电路所做的功叫电功。
2.实质:电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。
电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
3.规定:电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压,电路中的电流和通电时间的乘积。
4.计算公式:W=UIt=Pt(适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出:W=I2Rt=U2t/R
①串联电路中常用公式:W=I2Rt? ??W1:W2:W3:…Wn=R1:R2:R3:…:Rn
②并联电路中常用公式:W=U2t/R????? W1:W2=R2:R1
③无论用电器串联或并联。计算在一定时间所做的总功??? 常用公式W=W1+W2+…Wn
5.单位:国际单位是焦耳(J)常用单位:度(kwh)?? 1度=1千瓦时=1kwh=3.6×106J
6.测量电功:
⑴电能表:是测量用户用电器在某一段时间内所做电功(某一段时间内消耗电能)的仪器。
⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样,分别表示:电电能表额定电压220V;允许通过的最大电流是5A;每消耗一度电电能表转盘转3000转。
⑶读数:A、测量较大电功时用刻度盘读数。
①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
3
2
6
5
4
②电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。
如:电能表月初读数
3
2
4
6
8
月底读数是
这个月用电???? ?度,合????????? J。
B、测量较小电功时,用表盘转数读数。如:某用电器单独工作电能表(3000R/kw..h)
在10分钟内转36转,则10分钟内电器消耗的电能是?????? ?J。
习题:1一只标有“PZ220-40”的白炽灯,其额定电压为 V,额定功率为 W,正常工作5h消耗电能为 kW·h。
2一电风扇线圈电阻为20Ω,电风扇的铭牌上标有“220V-0.5A”的字样,求电风工作一小时消耗多少电能?
二、电功率
1.定义:电流在单位时间内所做的功。
2.物理意义:表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。
3.电功率计算公式:P=UI=W/t(适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出:P=I2R=U2/R
①串联电路中常用公式:P=I2R???? P1:P2:P3:…Pn=R1:R2:R3:…:Rn
②并联电路中常用公式:P=U2/R???? P1:P2=R2:R1
③无论用电器串联或并联。计算总功率??? 常用公式P=P1+P2+…Pn
4.单位:国际单位 瓦特(W) ??常用单位:千瓦(kw)
5.额定功率和实际功率:
⑴额定电压:用电器正常工作时的电压。
额定功率:用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R
某灯泡上标有“PZ22OV-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“正常发光”可知:该灯额定电压为220V,额定功率25W,额定电流I===0.11A 灯丝阻值R===2936Ω。
⑵当U实=U额时,P实=P额 用电器正常工作(灯正常发光)
当U实<U额 时,P实<P额 用电器不能正常工作(灯光暗淡),有时会损坏用电器
①实际功率随电压变化而变化根据P=U2/R得。
②根据P=U2/R,如果U 减小为原来的1/n,则P′=
如:U实 = 1 /2 U额 P实? = 1/ 4P额
当U实? > U额时P实? >P额? 长期使用影响用电器寿命(灯发光强烈) P实= 0 用电器烧坏(灯丝烧断)
⑶灯L1“220V 100W”,灯L2“220V 25W”相比较而言,L1灯丝粗短,L2灯丝细长。
判断灯丝电阻口诀:“大(功率)粗短,小细长”(U额? 相同)
两灯串联时,灯L2亮,两灯并联时,灯L1亮。
判断哪个灯亮的口诀“串小(功率)并大” (U额? 相同)
⑷“1度”的规定:1kw的用电器工作1h消耗的电能。
P=W/t 可使用两套单位:“W、J、s”、“kw、kwh、h”
习题1下列家用电器中,正常工作时的电功率最接近300w的是 ( )
A.洗衣机 B.日光灯 C.空调机 D.电子手表
2(北京)如图45所示,灯炮L正常发光时,
求(1)通过灯泡的电流强度是多少?
(2)电流表的示数是多少?
3(河南)今有“6V 3W”的小灯泡一个,18伏特的电源一个。要使灯泡正常发光,应在电路中连入一个多大的电阻?应怎样连接?电阻功率至少应为多大?
4从如图家用电能表的盘面可知,电路中允许接入用电器的最大总功率为 多少W;若某个电热水器单独使用时,转盘在300s内转了210转,则热水器消耗的电能是多少,热水器的功率是多大。
5MP3随身听以其独特的魅力成为年轻人的时尚,若某牌号MP3正常工作时的功率为0.5W,则连续播放1min,消耗的电能为_________J。它允许使用充电电池,则在电池充电过程中是将________能转化为化学能。
6一只“10V 5W”的甲灯和一只“6V 1.8W”的乙灯串联接入电路,两灯均能发光,则关于两灯实际亮度的说法正确的是(不计温度对电阻的影响)( )
A.甲灯较亮 B.乙灯较亮 C.两灯亮度相同 D.以上三种情况均有可能
7两个电加热器的电热丝的电阻为R1、R2,R1∶R2=3∶5,若将它们串联在电路中,他们的功率之比P1∶P2=____;若将它们并联在电路中,通过它们的电流之比I1∶I2=____,功率之比为P1ˋ∶P2ˋ= 。
6.测量:
(1)、伏安法测灯泡的额定功率:
①原理:P=UI;②电路图:。
③选择和连接实物时须注意:
电源:其电压高于灯泡的额定电压
滑动变阻器:接入电路时要变阻,且调到最大值。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。
电压表:并联在灯泡的两端“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。根据额定电压选择电压表量程。
电流表:串联在电路里““+”接线柱流入,“-”接线柱流出。根据I额=P额/U额 或I额=U额/R 选择量程。
(2) 测量家用电器的电功率:器材:电能表 秒表 原理:P=W/t
习题:1程跃要做“测定小灯泡功率”的实验,请跟随程跃边实验边思考,回答下面的问题。
⑴请在图A方框内画出该实验电路图。
⑵程跃刚连接完最后一根导线,立即看到灯泡发出明亮的光。在一旁观察的林雨一惊,提醒程跃实验中有问题。程跃想,我的实验连线没有出问题啊!请你帮助程跃在图B中找出实验中两个操作不当之处:
①_____________________;
②_______________________。
⑶程跃选用小灯泡的额定电压是2.5V,当
小灯泡正常发光时电流表的读数如图C所示,此灯泡额定功率是__________W.
⑷做完实验后,程跃将测灯泡实际功率实验与以前做过的测某一固定电阻阻值的实验进行比较,发现这两个实验有许多相似的地方,也有不同之处。请你写出一个不同之处:
_________________________________________________________________。
⑸程跃根据测量灯泡实际功率的多组实验数据,作出了,I-U图象,如图D所示。结果发现图线不是直线,这表明灯泡的电流与电压不成正比。程跃很纳闷,请你帮助他分析原因。
。
12小明想测定一个额定电压是 6V、正常工作时的电流约为 0.3 A的小灯泡的额定功率,实验室中有如下器材:电流表、电压表、开关各一个,三个规格为“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ.0.1A”的滑动变阻器,导线若干,电源(电压为 8V).
次数
1
2
3
4
U/V
6.0
4.0
3.0
2.0
I/A
0.19
0.13
0.08
P/W
亮度
亮 → 暗
平均值
⑴通过分析你认为小明应选用规格为___________________的滑动变阻器。
⑵用笔画线代替导线把图甲中的电路连接好。在连接电路时,开关应该是________的。
⑶小明同学在检查电路连接时,滑动变阻器的滑片应该移到_________端。闭合开关,发现电流表有示数,电压表的示数为0,而电灯不亮。出现这个故障的原因可能是:___________________________________。
⑷若小明闭合开关,移动滑动变阻器滑片P过程中发现,灯泡变亮时,电压表示数反而减小,灯泡变暗时,电压表示数反而增大。经检查所用器材均完好。出现这个故障的原因可能是:__________________________。
⑸若小明闭合开关,发现灯泡发光较暗,电流表有示数.任意移动滑动变阻器的滑片,电压表示数不变(示数不为零)且小于6V。具体原因是 。
⑹若小明闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不亮,且电压表有示数,电流表无示数,则故障的原因可能是 ;
⑺故障排除后,要使小灯泡正常发光,应移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为__________V。此时电流表的示数如图乙所示,请你把右表填全.
⑻记录表格的设计存在一个不当之处,请你指出来 .
⑼根据右表中的数据还可得出什么结论 。
⑽在本实验中,滑动变阻器的作用是 。
⑾若小明检查发现电压表的15V量程档已损坏.3V量程档完好。现根据已有的器材完成实验任务。请你帮助小明设计电路图并把它画在方框内。
三、电热
1.实验:目的:研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关?
原理:根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。
实验采用煤油的目的:煤油比热容小,在相同条件下吸热温度升高的快:是绝缘体。
2.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
3.计算公式:Q=I2Rt(适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出:Q=UIt= U2t/R=W=Pt
①串联电路中常用公式:Q=I2Rt。Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn
并联电路中常用公式:Q= U2t/R??? Q1:Q2= R2:R1
②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量? 常用公式Q= Q1+Q2+…Qn
③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用:Q=U2t/R=Pt
4.应用──电热器:
①定义:利用电流的热效应而制成的发热设备。
②原理:焦耳定律。
③组成:电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
④优点:清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
习题1一电风扇线圈电阻为20Ω,电风扇的铭牌上标有“220V-0.5A”的字样,求电风扇工作一小时消耗多少电能?线圈产生热量是多少?电能转化成机械能是多少?
2(2007年桂林市)在探究“家用电器”的综合实
活动中,小明与同学合作,在爸爸的协助下以家
的电水壶为观察、研究对象,记录了如下表中的有
关数据。根据上表中的记录,请解答下面的问题。
(1)求通电2min壶中的水吸收的热量
(2)求电水壶中发热体正常工作时的电阻值;
(3)求2min内电水壶消耗的电能和实际功率。
.
3福州)如图15所示是小明家的电热水壶及铭牌,他用该电热水壶将1.5kg的水从20℃加热到100℃.(1)水吸收的热量是多少?〔 c水 = 4.2×103J/(kg·℃)〕(2)若电热水壶正常工作,且产生的热量全部被水吸收,需要加热多少时间?(3)若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间,可能的原因有那些?(写出两种)