《电功和电功率》复习教学案
嘉鱼县城北中学 李德安
知识梳理:
一、电功:
1、定义:____________________________________________。
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= __________=___________=_____________
5、单位:国际单位是 常用单位: 1度=1千瓦时=1 kwh=______________
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:_______________________________________
________________________________________________
①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。②电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。
3 2 4 6 8
3 2 6 5 4
如:电能表月初读数 月底读数是
这个月用电 度合 J
(3)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/kwh)在10分钟内转36转则10分钟内电器消耗的电能是 J。
二、电功率:
1、定义: 。
2、物理意义: 灯泡的亮度取决于灯泡的 。
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= ______= ______=_______
4、单位:国际单位____________ 常用单位:____________
5、额定功率和实际功率:
⑴ 额定电压: 。
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=P/U=0.11A 灯丝阻值R=U2额/P=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 当U实 > U额 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”、
6、测量:
Ⅰ、 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几项:电源、滑动变阻器、电压表、电流表的使用。
Ⅱ 测量家用电器的电功率:器材:电能表 秒表 原理:P=W/t
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 。
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。
典型例题解析:
小明家的电冰箱铭牌如下表。小明在家用电器只有冰箱工作的情况下,观察冰箱从启动到停止工作用了6 min,电能表转盘转了18圈。则冰箱以标定耗电量工作时,一天实际工作 h,启动 次,每消耗1度电电能表转盘转 圈。
【例2】甲、乙两个电阻R1=6OΩ,R2=75Ω,它们允许消耗的最大功率分别是15W 和3 W 。若把它们接入某一并联电路,则电路中允许通过的最大电流是 A。
【例3】有一个电压值可任意选取的电源,有若干根电阻值相同的电阻丝。现把一根电阻丝接在电压值为U 的电源上,通电1 min,电阻丝产生的热量为Q,要想使电阻丝产生的热量为3Q,应采取哪三种最简单的不同方法。
【例4】 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。
能力训练
1、一个灯泡标有“6V 0.3A”字样,小蔡想测小灯泡发光的额定功率,器材如下:电流表、电压表、开关一个、三个规格分别为“10Ω1A”、“50Ω 0.5A”、“1KΩ1A”的滑动变阻器、导线若干、电源(电压为12V)
(1)请你帮小蔡选择一个合适的变阻器,规格为___________________________。
实验次数 亮度 电压/V 电流/A
1 微亮 4.0 0.24
2 亮 6.0 0.30
3 很亮 8.0 0.36
(2)小蔡选择了合适的变阻器后,连接好电路,发现灯泡发光较暗,电流表有示数,任意滑动变阻器的滑片,电压表的示数不变(示数不为零)且小于6V。你认为原因是 _。
(3)不改变电路,还可以完成的实验是:__________________________(写一个即可)。
(4)小蔡发现测定小灯泡的功率实验与以前做过的“测量电阻器的电阻”有好多相似之处,但是也有不同的地方,请你写出一个不同之处______。
(5)数据如右表所示,小灯泡的额定功率为____。
(6)分析上表数据,可以发现小灯泡在逐渐变亮的过程中,灯丝的电阻将逐渐_____(填写“变大”“变小”或“不变”),究其原因是_________。
2、下课后王老师去关闭微机房的总电闸时,发现如图所示的电能表转盘在缓慢地转动,他利用手表估测了一下,2min转盘转动了5R;那么2min内消耗了______J电能;经检查发现,原来机房内还有20台型号相同的电脑显示器处于待机状态.则一台电脑显示器的待机功率约为_______W。
3、星期天,小明根据课本中有关“综合实践活动”的要求与提示,对家用电器进行相关观察和研究,他以一只电热水壶为观察、研究对象,有关记录如下表:
观察电热水壶铭牌 额定电压:220V 额定功率:1kW
观察电能表铭牌 有关参数:220V 10(40) A 50Hz 300r/kW·h
在电热水壶烧水时观察电能表 关闭家里其他用电器,只将电热水壶接入电路烧水, 观察电能表,表盘在2min内转过了9r .
请您就小明在活动中获得的有关资料,求解或提出有关问题。
(1)若不考虑温度对电热水壶中电热丝电阻的影响,求电热丝的电阻值。
(2)在电热水壶烧水过程中,根据电能表表盘的转动情况,求2min内电热水壶消耗的电能和电热水壶的功率。
(3)将问题(2)的求解结果,与小明在活动中记录的有关数据进行比较,提出一个有待进一步研究的新问题。(注:只提出问题,不要求作说明或解答)__________________________________
额定电压(V) 额定功率(W) 寿命(小时) 每只售价(元) 每度电费(元)
白炽灯 220 60 1000 1.5 0.4
节能灯 220 11 1500 30 0.4
4、每个家庭都需要照明灯泡,目前市场上既有白炽灯,又有节能灯,选哪一种好呢?某中学“STS”课外活动小组的同学就这个问题进行了调查,了解到正常工作时,25W的白炽灯与5W的节能灯、45W的白炽灯与9W的节能灯、60W的白炽灯与11W的节能灯——的发光情况相当。他们选择了一组进行研究,收集了如下数据。
根据上表数据,通过计算,说明你将怎样选择?(写出所依据的物理原理和必要的文字说明)
单元检测
一、填空题
1.某同学连接的电路如图6—1所示,灯泡上标有“3.5 V 0.7 W”的字样,该同学所用电源是由三节干电池串联组成的。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为_____A时,小灯泡恰能正常发光。这时滑动变阻器接入电路中的电阻是_____Ω。
2.张东方同学在一次实验中,所用的电阻R2的阻值为30 Ω,按图6—2所示的电路连接器材后。闭合开关,发现电流表的示数是0.3 A,如果电阻R1消耗的电功率是6 W,经计算电阻R1的阻值为_____。
3.平时我们所说的“用电器正常工作”是指用电器两端所加的电压正好等于_____,此时用电器消耗的电功率就是它的__________。当电路中有几个用电器时,无论是串联还是并联,电路中的总功率等于___________。
4.小良同学在如图6—3所示的电路中,所用的电源电压恒定。当他闭合开关,移动变阻器的滑片,到a点时使R1接入电路的电阻为1 Ω,到b点时使R1接入电路的电阻为4 Ω,并且在a、b两点时R1消耗的电功率相等;他还观察到在a、b两点时电压表的示数变化了2 V。通过以上的测量数据,他计算出R2的阻值是_____,当滑片在b点时,电流表的示数为_____。
5.某用电器的额定电压是220 V,正常工作时的电流是800 mA,这个用电器正常工作时的电功率是_____,电阻是_____;如果该用电器每天使用5 h,则每天消耗的电能是_____J,一个月耗电_____度(一个月按30天计算)。
6.如果某用电器工作时5 min做功1.5×105 J,这个用电器的电功率是_____。
7.某同学将一盏标有“220 V 40 W”的灯泡接到电路中,测出通过灯泡的电流是0.1 A,这盏灯消耗的实际功率为_____。
8.郑冉同学家中有一台空调,接在家庭照明电路中,他测出空调工作时通过的电流是5 A,如果该空调每隔15 min工作一次,每次工作5 min,在3 h的时间内这个空调消耗的电能是_____,电流做的功是_____。
9.某用电器的铭牌上标着“220 V 1200 W”的字样,当将该用电器接在家庭照明电路中时,正常工作10 min消耗的电能是_____度,电流1 s做功_____J。
二、选择题
10.有几位同学将两只灯泡接入电路中,让它们同时工作,下面是它们的几种说法,其中正确的是【 】A.较亮的灯泡中通过的电流一定大 B.较亮的灯泡两端的电压一定大
C.较亮的灯泡额定功率一定大 D.较亮的灯泡消耗的电能一定多
11.某实验小组的同学在一次实验中,将一个标有“12 V 2.4 W”的灯泡和一个电阻R串联起来接在电路中,如图6—4所示,闭合开关灯泡恰能正常发光;如果它们将灯泡换成一个标有“12 V 3.6 W”字样的,下面的说法中正确的是(电源电压不变)【 】
A.“12 V 3.6 W”灯泡消耗的实际功率比3.6 W小
B.“12 V 3.6 W”灯泡消耗的实际功率比3.6 W大
C.“12 V 3.6 W”灯泡消耗的实际功率等于3.6 W
D.无法判断“12 V 3.6 W”灯泡消耗的实际功率的大小
12.有两个电阻R1、R2(已知R1<R2),如果将它们串联起来接入电路中,在相等的时间内它们消耗的电能分别为W1、W2,下面的说法中正确的是【 】
A.W1<W2 B.W1>W2 C.W1=W2 D.无法判断
13.小明同学在一次实验中,将灯泡两端的电压从12 V增加到14 V,他观察到和灯泡串联的电流表的示数变化了0.2 A,下面的说法中正确的是(灯丝电阻不变)【 】
A.该灯泡消耗的电功率变化了0.4 W B.该灯泡消耗的电功率变化了2.8 W
C.该灯泡消耗的电功率变化了2.4 W D.该灯泡消耗的电功率变化了5.2 W
14.某同学连接的电路如图6—5所示,闭合开关后,发现电流表甲的示数为0.2 A,电流表乙的示数为0.8 A,下面的说法中正确的是【 】
A.电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是1∶3 B.电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是1∶9
C.电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是3∶1 D.电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是9∶1
15.张雨同学连接的电路如图6—6所示,当他将滑动变阻器的滑片P从a点滑到b点时,电压表V1前后两次示数之比是3∶4,电压表V2前后两次示数之比是2∶1.如果滑片P在a点时,变阻器在2 s的时间内消耗的电能是4 J,当滑片P在b点时,关于变阻器消耗的电功率,下面的说法中正确的是【 】
A.3 W B.2.7 W C.2 W D.1.3 W
P实
P额
U2 额
U2实
=
R′
V
A
R