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第十五章 电功和电热

发布时间:2014-02-28 19:39:51  

第十五章 电功和电热

一、电能表和电功

(一)电能表

⑴电能表:用来测量电路消耗电能仪表。 ⑵电能表的技术参数

①电压220V表示:电能表适用的额定电压为220V。

②电流规格2.5(10)A表示:持续工作时允许通过的最大电流是2.5A;短时间工作时允许通过的最大电流是10A。

③电能表常数3000r/(kw·h)表示用电1kw·h电能表转盘转动3000圈;

3200imp/(kw·h) 表示用电1kw·h电能表上的耗电指示灯闪烁3200次。

⑶电能表的示数由四位整数和一位小数组成; ⑷额定电压:用电器或电学仪表正常工作时的电压

⑸电能表示数的单位:千瓦时 符号:kw·h 俗称:度 1kw·h=3.6×106

J (二)电功

1、概念:电流所做的功叫电功。

2、实质:电流做功的过程中,伴随着电能向其他形式能量的转化;电流做了多少功,电路中就消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能。 3、探究影响电流做功多少的因素 ⑴实验方法:控制变量法

⑵实验中通过串联控制电流相等,通过并联控制电压相等 ⑶实验中通过比较两灯的亮度得出电流做功的多少

⑷结论:在电压和通电时间相同时,电流越大,电流做功越多;

在电流和通电时间相同时,电压越大,电流做功越多; 在电压和电流相同时,通电时间越长,电流做功越多。

4、电功的计算

⑴研究证明:电流所做的功,等于这段电路两端的电压U,电路中的电流I和通电时间t的乘积。

⑵计算公式:W=UIt =Pt(适用于所有电路) ⑶对于纯电阻电路可推导出:W= I2

Rt= U2

t/R ①串联电路中常用公式:W= I2

Rt W1:W2=R1:R2 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=1 kwh=3.6×106

J

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= I2

R= U2

/R

①串联电路中常用公式:P= I2

R P1:P2=R1:R2:R3 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。

额定电流:用电器正常工作时的电流。

额定功率:用电器在额定电压下正常工作时的功率。P额=U额I额=U2额/R

例:某灯泡上标有“PZ22O-25”字样分别表示:普通照明,额定电压220V,额定额定功率和实际功率功率25W的灯泡。

⑵实际电压与额定电压、实际功率与额定功率的关系 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) 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)

①实际功率随电压变化而变化根据P=U2

/R得 P 实 U 2实 (同一用电器,电阻不变) ②根据P=U2

/R 如果U 减小为原来的1/n ,P额 =1实=U2

额 n

2P额

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。

⑷测量小灯泡的额定功率: ①原理:P=UI ②电路图:

③电压表是用来判断小灯泡是否正常发光

三、电流的热效应 电热器

1、电流的热效应:电流通过导体时导体发热的现象 2、电热器:利用电流的热效应工作的装置 电热器原理:电流的热效应

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。 优点:清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。 3、实验:探究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关? 探究方法:控制变量法

如何定性地比较产生热量多少:通过比较相等质量的同种液体温度的升高来比较电阻丝发热量的多少。( 转换法)

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 实验结论:在电流、通电时间相同时,阻值大的电阻产生的热量多。

在电阻、通电时间相同时,电流较大时产生的热量多。 在电阻和电流的大小不变时,通电时间越长产生的热量就越多。

4、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。

计算公式:Q=I2

Rt (适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出:Q =UIt= U2

t/R=W=Pt ①串联电路中常用公式:Q= I2

Rt 。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= U2

t/R=Pt

四 家庭电路和安全用电

(一)家庭电路的组成

1、家庭电路的组成部分:进户线(火线零线)、电能表、总开关(闸刀开关)、熔断器、用电器、插座、开关。

2、家庭电路的连接:各种用电器是并联接入电路的,插座与灯座是并联的,控制各用电器工作的开关与电器是串联的。 3、家庭电路的各部分的作用: ⑴ 进户线:

①给用户提供家庭电压的线路,分为火线和零线。火线和零线之间有220V 的电压,火线和地线之间也有220V的电压,正常情况下,零线和地线之间电压为 0V ⑵ 电能表:测量用户消耗的电能(电功)的仪表。 ⑶ 总开关(闸刀开关):

①作用:控制整个电路的通断,以便检测电路更换设备。总开关下面有熔丝,所以也有保护电路的作用.

②安装:家庭电路的干路上;静触头在上,动触头在下,防止因瓷柄重力造成误合. ⑷ 熔断器:

①熔断器里装有熔丝(保险丝);熔丝是由电阻率大、熔点较低的铅锑合金制成 ②熔断器作用:当电路中电流过大时,熔丝熔断,自动切断电路,起到保护电路的作用 ③ 电路符号:

④选择:保险丝的额定电流等于或略大于家庭电路的最大工作电流。

⑥注意:不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替。因为铜丝的电阻小,产生的热量少,铜的熔点高,不易熔断。 ⑸ 插座:

① 作用:接插家用电器。

②安装:并联在家庭电路中,具体接线情况:

3

左零右火

左零右火中接地

1接火线 2接零线 3接地线

③把三脚插头插在三孔插座里,在把用电部分连入电路的同时,也把用电器的金属外壳与大地连接起来,防止了外壳带电引起的触电事故。 (二)测电笔: 用途:用来辨别火线和零线 种类:钢笔式,螺丝刀式。

使用方法:手接触笔尾金属电极,笔尖金属电极接触电线,观察氖管是否发光,如果氖管发光,表示接触的是火线;如果氖管不发光,表示接触的是零线。 (三)安全用电(分为设备安全和人身安全) (1)熔丝熔断的原因:家庭电路中电流过大

(2)家庭电路中电流过大的原因:①短路 ②用电器总功率过大(又叫超负荷运行) (3)触电事故:

①定义:一定强度的电流通过人体所引起的伤害 ②危险性:与电流的大小、通电时间的长短等因素有关。

③安全电压:不高于36V,动力电路电压380V,家庭电路电压220V都超出了安全电压。 (4)触电形式:

家庭电路(低压触电)

单线触电

双线触电

家庭电路触电的事故:都是由于人体直接或间接跟火线接触造成的并与地线或零线构成通路。

(5)安全用电的一些注意点

①开关与所控制的用电器串联,必须接在火线上

②家用电器的金属外壳要接地

③灯泡的接法

灯泡的种类:螺丝口 卡口 。螺丝口灯泡的螺旋套必须接零线,灯泡尾部的金属接火线

(6)安全用电原则(四不):不接触低压带电体、不靠近高压带电体、不弄湿用电器、不损坏电气设备中的绝缘体.

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