第十三章 电功和电功率

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第十三章 电功和电功率
一、电功
1、能量是可以相互转化的，电流通过用电器做功的过程，实质上是把_______转化为_____________的过程。例如：电流通过电热毯做功，是把电能转化为_______，电流通过电动机做功，是把电能转化为________。电流做了多少功，就有多少电能转化为____________的能，即知道了电功的多少，也就知道了消耗______的多少。电功的大小与_____________、
__________和___________有关，用公式表示为____________。探究电流做功多少与哪些因素有关时，用到的科学研究方法有________________和_____________。
2、电能表是用来测量___________的仪表。希望同学们弄明白电能表上各个参数的含义，并会读数和计算电费。例如:“220V 5(10)A”的含义（1） （2） _____________（3） _______
该电能表允许测量的最大电功率是：__________。“3000R/Kwh” 或“3000imp/Kwh”的含义： __________
______________________ _____。
3、电功的国际单位是______，其它单位有________、_______。根据计算公式（W=UIt）,电功的单位有：________。
例题1：电流通过电动机做了300J的功，则电动机所消耗的电能_____300J,电动机所转化的机械能______300J.(填“大于”、“等于”或“小于”)
二、电功率：
1、用电器在___________内所消耗的电能叫电功率。电功率是反映用电器消耗电能_______的物理量。单位有______、
______。基本计算公式：_________、_________，这两个公式对任何电路都适用。结合欧姆定律可以推导出__________和_________，这两个公式仅适用于纯电阻电路。
2、用电器正常工作时的电压叫_____________，用电器实际工作时的电压叫___________，用电器在额定电压条件下的功率叫__________，用电器在实际电压条件下的功率叫__________。用电器的额定电压和额定功率都只有____个，而实际电压和实际功率是不确定的，可以有很多个。
3、电功和电功率的比较：
物理量 符号 概念 单位 意义
电功
电功率
单位换算： 1度= 1kwh=_____________ J 1kw=_________w
4、我们可以用_______法测小灯泡的电功率，其原理是：＿＿＿＿＿，需要测量的物理量有：＿＿＿＿＿、_________。
需要的测量工具有：_______和________。从这里可以看出伏安法测电功率和以前学过的伏安法测电阻有很多相同点，包括实验器材、实验电路图、和实物电路的连线都一样。需要注意的是，它们的原理不同，伏安法测电阻原理：_____，
另外伏安法测电阻时，我们通过移动滑动变阻器的滑片改变了电阻两端的电压和通过电阻的电流，计算出几组数据，然后求出电阻的_______，使得电阻更加准确。而伏安法测小灯泡的电功率时也要移动滑动变阻器的滑片来改变小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，却不是为了求电功率的平均值，而是为了使小灯泡两端的实际电压分别大于额定电压、等于额定电压和小于额定电压，然后测出三种情况下的实际功率，并不是为了求电功率的平均值，所以在设计表格记录数据时，不应有平均电功率这一栏。并且通过观察小灯泡的亮度，我们可以知道小灯泡的实际功率不一定等于额定功率，小灯泡的亮度由其_______________决定。
5、除了伏安法测电功率外，我们还可以用__________测用电器的电功率，另外还需要的测量工具是________。这种方法常用于粗略估算家庭中某用电器的电功率。具体做法是：除所测的用电器外，将其余的用电器全部关闭，然后观察电能表的表盘在t时间内转过的圈数n ，根据电能表铭牌上所示的：“N r/kw·h”可求得其电功率为：___________。
例题2：家用的手电筒，用干电池做电源，正常发光时小灯泡的电功率接近：( )
A 1W B 10W C 0.1KW D 1KW
例题3：小明在测量额定电压为3．8V的小灯泡的额定功率时(1)他已经连接的实物电路如图甲所示，已知电源电压为6V且保持不变，请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．
(2)若电压表的大量程已损坏，在不添加任何器材的情况下，
请你在方框内画出能测量小灯泡额定功率的实验电路图．
例题4：娄底某宾馆的电能表铭牌为：“220V 10(20)A 1600r/kwh”，若该电能表所在的电路只接自动感应干手机，且让干手机在额定电压下连续工作1分钟，该电能表表盘转动32圈，那么干手机的额定电功率为多大？
四、电流的热效应：
1、电流通过导体时，导体会________，这种现象叫做________________。影响电流通过导体放出热量的多少的因素有：__________、_____________和____________。探究电流热效应与这三个因素的关系时，必须使用的科学方法有________________和_____________。把放出热量的多少转换为_______________________。实验的过程中，我们把电阻丝放在煤油中，而不是放在水中，这是为什么呢？原来这是因为煤油的比热容比水小得多，相同质量的水和煤油吸收相同的热量，煤油升高的温度_____，实验现象明显的缘故。
2、焦耳定律的内容是：电流通过导体时产生的热量与电流_______________，与电阻成________，与通电时间成_________，公式为：___________。这个公式适用于任何用电器产生热量的计算，是计算电热的普遍适用公式。在纯电阻电路中，电流做的功全部转化为_______，所以W=Q ，所以电热的计算公式还有：_________、__________、______。
3、电流的热效应在我们日常生活有许多应用，利用电热来加热的设备称为电热器，例如：______、________、_______。
电热器的主体是________,它是由电阻率______，熔点____的合金材料做成的。另外，闲置的家用电器隔一段时间要通
一会儿电，特别是在雨季潮湿的天气里，这是利用电热来防潮。家里的熔丝也是利用电热来保护电路的。当然，电热
也会给人们生活带来一些麻烦，在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高，例如电动机、电视机、电脑等，但
发热又是不可避免的，所以要尽快的把这些热散发出去，防止这些用电器由于过热而被烧坏，所以电动机、电视机有
___________，计算机有__________。
例题5、电能是通过输电线输送给用电器的。某直流电路中，输电线的总电阻为0.4Ω，提供给用电器的电功率为
40kw，电压为800V，电路中的总电流为_______A。如果用临界温度以下的超导电缆（电阻为零）替代原来的输电线，
可实现无损耗输电。在保持供给用电器的功率和电压不变的条件下，节约的电功率是______ kw 。
五、家庭电路和安全用电：
1、家庭电路组成包括：_________、_________、__________、___________、_____________。进户线包括_____和______，它们之间的电压是_______。火线与大地之间的电压是_______，零线和大地之间的电压是_______。保险设备内装有熔丝（俗称保险丝），其作用是当电路中电流过大时，自动熔断，以保护电路。所以保险丝必须用电阻率____，熔点____的材料制作。在家庭电路中，用电器与用电器之间要____，插座与插座之间要_____联，插座与用电器之间要___联，控制灯泡的开关与灯泡之间要___联。
2、对人体安全电压是________________，人触电是因为人体直接或间接跟火线接触，并且与零线或大地通过人体形成电流的通路，有较大电流通过人体造成的。所以我们有必要用_________来辨别零线和火线，使用测电笔时，人手要握住测电笔的绝缘杆部分，同时要用手接触笔尾的金属体，这样火线与大地之间通过测电笔和人体形成了电流的通路，所以若笔尖接触的是火线，测电笔中有电流经过，氖管发光，这时人体中也有电流经过，为什么人没有触电的感觉呢？原来测电笔中有一个高值电阻，所以通过人体的电流很小，不会触电。
3、触电有四种形式：______________、_________________、________________、______________________。安全用电原则(四不)：____________________________________________________________________________________。
一旦发生触电事故，应__________________________或_____________________________，使触电者与电源脱离，并进行现场抢救。若发生电火灾，不能用水泼，应立即切断电源。
4、为了安全用电，还应注意：（1）开关应串联在灯泡与火线之间；螺口灯泡的螺口应接在______上。（2）插座接法：“上地、左零、右火”，用电器的金属外壳要_________，以防用电器内部火线绝缘层破损而与外壳接触，使金属外壳带电。（3）保险丝应接在火线上。（保险丝有保护整个家庭电路的，也有保护某一个用电器的）。
5、家庭电路中电流过大的原因：（1）__________，（2）________________________________。
6、为了检测家庭电路的故障，电工师傅通常是取下火线上的保险丝，然后在保险丝的位置接入一只“220V 100W”
的普通白炽灯L（检测灯）。若要检测某一支路，则把其它支路的用电器都断开，只闭合该支路。如果检测灯正常发光，则该支路发生了________，如果检测灯不发光，则该支路发生了___________，如果检测灯发光较暗，则该支路______。
7、串并联电路知识总结：
串联电路 并联电路
电路图
电流关系
电压关系
电阻关系
电功和电功率关系
电压电流分配规律
电功和电功率分配规律
8、公式适用范围：
（1）纯电阻电路： （2）非纯电阻电路（含电动机的用电器或电路）
（欧姆定律不成立）
电功： 电功：
电功率： 电功率：
电热： 电热：
发热功率： 电热功率：
机械能：
同学们，电功和电功率的公式各有四个，所以要根据已知条件选择最简单快捷的公式进行计算。
在利用公式进行分析时，遇到电压相等或不变，选择公式：P=U2/R或R=U2/P来分析，电功率与电阻成反比，
遇到电流相等，就选择公式：P=I2R来分析，电功率与电阻成正比。
例题6：一辆玩具四驱车，已知它的电动机两端电压为3V，电动机的电阻为1Ω，电路中电流为0.5A，则20 S内电流做功是( )，产生的热量是( )， 转化的机械能是 （ ）。(写出计算过程)
例题7：将额定电压相同的两个灯泡L1、L2串联后接入电路中，接通电路后发现L1要亮一些，则下列判断正确的是：
A 两灯正常工作时L1要暗一些 B L1的额定功率可能比L2的大
C 若将两灯并联接入电路中，L1更亮 D L1的电阻可能比L2的小
例题8：如图所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向上滑动时，观察到的现象是： （ ）
A 灯泡变暗，电压表示数变大
B 灯泡变亮，电压表示数不变
C 电路消耗的总功率变小，电压表示数不变。
D 电路消耗的总功率变大，电压表示数变大。
例题9：如图所示，灯L1、L2上分别标有“6V 6W”、“6V 3W”的字样，当开关S闭合时，灯L1、L2都能发光，则甲、乙两电压表的示数之比是___________，L1、L2两灯泡的电功率之比是____________。
例题10：某同学要自制1000W的电炉，但手边只有500W和2000W的电炉丝各若干，下述方法中最佳的是：
A 将两根500W的电炉丝串联 B 将两根500W的电炉丝并联
C 将两根2000W的电炉丝串联 D 将2000W的电炉丝分成相等的两段，取其一段
9、家庭电路故障分析：
（1）、当打开某盏白炽灯时，灯泡只闪了一下就熄灭了，而其他的用电器仍正常工作。
答：家庭电路中的各用电器之间是并联的，某一条支路出现断路，其它支路不受影响，将继续正常工作。所以应该是白炽灯所在的支路断路。
（2）邻居家的用电器正常工作，而自己家的所有用电器都不能工作，经检查发现熔丝完好，用测电笔测试插座的两个插孔，氖管均发光。
答：邻居家的用电器正常工作，说明没有停电或户外主干线没有问题。熔丝完好说明室内线路没有短路现象，所有用电器都不工作，肯定是断路造成的，且问题出在干路上。用测电笔测试火线和零线时氖管均发光，说明火线是通的，所以可以判断是进户零线断路。
（3）、邻居家的用电器正常工作，而自己家的所有用电器都不能工作，经检查发现熔丝完好，用测电笔测试插座的两个插孔，氖管均不发光。
答：邻居家的用电器正常工作，说明没有停电或户外主干线没有问题。熔丝完好说明室内线路没有短路现象，所有用电器都不工作，肯定是断路造成的，且问题出在干路上。用测电笔测试火线和零线时氖管均不发光，所以可以判断是进户火线断路。
（4）家中所有用电器突然停止工作，熔丝熔断。
答：可以使熔丝熔断的原因有两个：一是短路；二是用电器总功率过大。一般情况下，电路中若有新增加的大功率用电器时，可以引起过载使熔丝熔断，但此题中没有说新增加用电器，所以正确答案是电路中某处短路。
（5）小明的妈妈新买了一个大功率电磁炉，当把这个电磁炉插入电路时，家中的所有用电器都停止工作，并且熔丝熔断。
答：由第(4)题分析可知，正确答案是：_______________________________。
练习1、如图所示电路中，L1和L2是两只标有“6V 3W”字样的小灯泡，电源电压为6V。闭合开关两灯正常工作，则a是________表，b是______表，a表的示数是____________。
2、以下几种用电器中额定功率最接近1000W的是： （ ）
A 家庭风扇 B 笔记本电脑 C 台灯 D 电饭锅
3、一个灯泡标有“6V 3W”字样，若把它接在12V的电源上，为了使小灯泡正常发光，需串联一个多大的电阻
A．24 B．12 C．6 D．3
5．在下列单位中，哪一个不是电功率的单位
A．J/s B.（Kw·h）/h C.V·A D.w·s
6.下列不属于电热器的是（ ）
A、热机 B、电熨斗 C、电烤炉 D、电暖气
计算题：
1、某家庭电路装有“PZ220 40”的电灯5盏，电视机（100W）1台,电冰箱（100W）1台。（1）若这些用电器在家庭电路中同时正常工作5h，则共耗电能多少千瓦时？
2、丽达洗衣机的铭牌如图19所示，根据铭牌提供的信息回答下列问题：
（1）1标准大气压下，洗衣机内装有40kg、14℃的水，使水温升高25℃，水至少吸收多少热量？[C水=4.2×103J/(kg℃）)
(2)洗衣机的洗涤功能和加热功能是同时工作并同时停止的，若连续洗涤用时40min，机内水温达到（1）问的情况，求洗衣机加热水的效率为多少？（保留到整数位）
（3）洗衣机后来甩干又用了10min。若仅有此洗衣机工作的整过过程中，家中电能表的表盘示数从3246.8kwh变成多少？
防触电保护类别 额定洗涤容量5kg
额定电压220V~ 电源频率 50Hz
洗涤功率 450W 甩干功率 600W
水加热功率1950W 最大工作电流 12A
自来水压力0.06Mpa≤P≤1Mpa 重 量 72kg
出厂日期 1997年8月28日
出厂编号 970829253
3、高效、方便的电热水壶目前已成为家庭常用的用电器之一。一种电热水壶的铭牌上标有“220V 1000W”字样，如果用这种电热水壶将1kg水从15℃加热到100℃。
求（1）水吸收的热量是多少？已知C水=4.2×103J/kg·℃
（2）若电热水壶的热效率是85%，则将此壶水烧开，需要加热多长时间？
4、如右图是—种家用电饭锅的原理简图，煮饭时，磁控开关闭合；饭煮熟后磁控开关自动断开，电饭锅处于保温状态。已知发热盘的阻值为80欧，保温电阻的阻值为360欧，现将电饭锅接入220伏的家庭电路中，问：
（1）煮饭时，电饭锅发热盘的功率是多大
（2）15分钟可以将饭煮熟，则煮饭时用了多少度电
（3）保温时，电饭锅发热盘的实际功率是多少
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