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《电功、电热》复习

发布时间:2014-01-15 15:00:17  

电功和电热

I

P W R Q U

U 关系:I= R

复习目标:

1.加深理解W、P、Q的意义及联系;
2.掌握W、P、Q与I、U、R的计算。

?电功的意义:电流做了 多少功,用电器就消耗 了多少电能,也就有多 少电能转化 ? 式的能。 ?      为其它形 ?电功的大小:W=UIt。 ? ? ? 焦,符号J。 ?国际单位为焦耳,简称 ?电功的单位? ? 符号kW ? h表示, 1kW ? h=3.6? 106 J ? ?实用单位为千瓦时,用 ? 能表。 ?测量电功的仪器--电 ? 导体具有电阻,所以当 有电流通过时,导体 ?电流的热效应--由于 ? ? ?         会发 热,将电能转化为内能 。 ? ? ? ):Q=I 2 Rt。 ?电功与电热?电热的大小(焦耳定律 ? ? 热; ?在电热器中,电功=电 ? ?电功与电热的关系 ? ? ? 电热。 ?在其他电路中,电功> ? ?

流做功快慢的物理量。 ?电功率的意义:表示电 ? 电功率的大小:P=UI ? ? ?电功率的单位:国际单 位为瓦特,简称瓦,符 号为W, 1W= 1J/s。 ? W ?电功率与电功的联系: P= 。 ? t ?

易混淆概念对比:
意义:电能 1、电功(W) 电流做功 消耗电能 其它形式能

2、电热(Q)

定义式:W=UIt 电 热 意义:电能 电流热效应

内能

定义式:Q=I2Rt 电功率 意义:电能 3、电功率(P) 转化快慢 定义式:P=UI

其它形式能

应用范围
物理量

普遍适用

只适用于电热器 等纯电阻电器
U W= R t
2

电功

W=UIt

W=I2Rt

电功率

P=UI

U P= R

2

P = I2R Q= UIt
U t Q= R
2

电热

Q= I2Rt

一、电能表
1.如图是一个电能表,对其中的重要参数,说法错误的是( ) A.“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用 B.“10(20)A”是说这个电能表使用时允许通过的电流为20安 C.“50Hz”是说这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用 D.“600revs/kW·h”是说,接在这个电能表上的用电器,每消 耗1千瓦时的电能,电能表上的转盘转过600转

2.如图是小明家新买的一台快速电水壶,电水壶的铭牌如下表。

讨论:

1.利用电能表和秒表如何测量该电水壶烧水时的实际功率?
实际转数

n n W= KW · h= ×3.6×106J m m
电表参数

P=W/t

2.如何测量电水壶加热的效率? 3.通过比较P实与P额大小关系,简要回答造成这种关系的一种 可能原因。

3、小明家有一个电饭锅,铭牌已经看不清 楚,小明想利用电能表和秒表测出该电 饭锅的电功率,请你设计一个实验,并 推导出电功率的表达式。

二、白炽灯的有关计算

1.一只小灯泡标有“6V 6W”字样,工作一小时,消耗
多少电能?做了多少电功?

2.一只小灯泡标有“6V 6W”字样,把它接入到9V的电路上 ,要使它正常发光,必须再

接一个多大的电阻?电阻与灯 泡如何连接?

3.灯L1“6V、6W”,灯L2“6V、3W”. (1)并联在6V的电源中,其发光情况如何?为什么? (2)串联在6V的电源中,其发光情况如何?为什么? 解:①都正常发光,因为U实 = U额,所以P实 = P额且P甲 <P乙,因此甲灯较暗,乙灯较亮; ②都不能正常发光,因为各自电压均达不到额定 电压。由公式R=U2额/P额,可以得到R甲 > R乙 , 由P实 = I2实R得,P甲>P乙,甲灯较亮,乙灯较暗;

注意:灯泡的亮度是由实际功率决定的!不 是由额定功率决定的。

4.标有“6V、6W”的灯L1和标有“6V、3W”的灯L2串联使 用时,电路两端允许加的最大电压是多少V?此时灯L1的 实际功率是多少? 5.标有“6V、6W”的灯L1和标有“6V、3W”的灯L2串联接 到12V的电源上,此时灯L1的实际功率是多少?(不计温 度对灯丝电阻的影响) 6.现有“10V、10W”的电灯L1和“9V、5.4W”的电灯L2。

当将它们并联使用时,干路允许通过的最大电流是多少A?
此时电路消耗的最大功率是多少W?

7.在如图所示的电路中,电源电压恒为6V,小灯泡的规格均 为“6V,3W”,该电路 可实现 小灯泡串并联的转换,该电 6 __W,最小功率是 1.5 路可消耗的最大功率是 ___W.

8.两个电阻规格分别为“5Ω,45W”和“10Ω,40W”,如果 把它们并入同一电路,则此电 路中允许通过的最大电流为 (B ) A. 4A B. 4.5A C. 5A D. 5.5A 9.一只“220V,100W”的灯泡(灯泡电阻不变)与一电阻串联 后,接在220V的电源上,电阻 消耗的功率为10W,则此时 (D) A.灯泡与电阻消耗的总功率为110W B.灯泡与电阻消耗的总功率为100W C.灯泡消耗的功率为90W D.以上判断均不正确

10.小明利用标有 “6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2 进行实验。 (1)当L1正常发光时,电流表A的示数为 A。 (2)如图甲所示:OA和OB分别为通过灯泡L1和L2中的电 流随两端电压变化关系的曲线。现将两灯连入图乙所示电路, 要使其中一个灯泡正常发光,电路中电流表的示数为 A, 电压表的读数是 V ,电路消耗的总功率为 W。

L2

L1

A

S

V

图甲

图乙

11.现有“6V、6W”的电灯L1和“6V、1.5W”的电灯L2各一盏。 把它们分别接到电压6伏的电源上。 要求两灯具有同样的亮度,应在哪一盏灯的电路里串联一个 电阻?阻值为多大?(不计温度对灯丝电阻的影响)

解:∵U= U 额1 ? U 额2 ? 6伏 ∴若L1、L2直接接入6伏电路上均能正常发光,即P1=6 瓦,P2=1.5瓦。今要求两灯具有相同的亮度,即L1的实际功率 与L2的额定功率相同:P1=P2= P额 2 ? 1.5瓦 L1的电路中应串联一个电阻RX起分压作用,如图所示
U2 ?P ? R 2 U额 1 ? RL1 ?
2 ( 6 V ) ?

P额1

6W

? 6?

P 1 =1

.5W L1

Rx

U1 ? P 1 RL1 ? 1.5瓦 ? 6欧 ? 3伏 ?串联 ?U 2 ? U ? U1 ? 6伏 ? 3伏 ? 3伏 由分压原理可得: RX ? RL1 ? 6欧

U=6V

三、实验:伏安法测量小灯泡的电功率
1、实验目的:测量小灯泡的额定功率和实际功率 探究小灯泡亮度与实际功率的关系 2、电路图: 3、步骤:移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数小于 、等于和略大于小灯泡的额定电压,记下相应的电流表 示数。 4、注意事项:连接电路时,开关应断开,滑片应放在阻 值最大处。

9.要测量一个额定电压是3.8V的小灯泡的额定功率,估计小灯泡 工作时的电阻约为10Ω.现有电流表、电压表、开关各一个,三个 规格分别为“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 0.1A”的滑动变 阻器,导线若干,电源(8V)一个. (1)小明设计了如图甲所示的电路图,通过分析你认为小明应选 用规格为________的滑动变阻器. (2)如图是小明同学没有连接完的实物电路,请你用笔画线代替 导线帮他将电路连接完整; (3)闭合开关小明发现灯泡发光很亮,其操作存在的问题 是 ;

(4)小灯泡的额定功率是 ; (5)该实验测出三组数据的目的是 ; (6)小明根据测出的三组数据求出各次电阻,发现灯泡在不同电压 下的电阻值不同,这是因为灯泡的电阻值与 的变化有关。 (7)若电压表0-15V的量程坏了,利用现有器材如何测灯泡的P额? (8)若电压表有示数,电流表无示数,故障可能是 。

四、纯电阻电路(电热器)与非纯电阻电路(电动机) 1.将一只“220V100W”的白炽灯、一台“220V100W” 的电视机、一把“220V100W”的电烙铁分别接到220V 的电源上。在相同的时间内,电流通过它们产生的热 量最多的是( )在相同的时间内,消耗电能最大的 C 是( D ) A.白炽灯 B.电视机 C.电烙铁 D.一样多

2.一电动机线圈的电阻为1Ω,线圈两端所加电压为2V时, 电流为0.8A,电动机正常工作.

(1)在求电动机正常工作l min所消耗的电能时,有以下两 种不同的解法:
小明解:W=UIt=2V×0.8 A×60s=96J 小华解:W=I2Rt=(0.8A)2×1Ω×60s=38.4J 你认为哪位同学做得对,请作出判断并说明理由. (2)求电动机正常工作lmin所转化的机械能是多少? 1min内这台电动机所转化的机械能 W机=W电 —Q= 96J — 38.4J = 57.6 J

电动机知识总结:
1、时间t内电动机消耗的电能(或电流所做的功):W=UIt 2、时间t内线圈上产生的电热: Q= I2Rt 3、时间t内转化为的机械能: W机械=W电-Q =UIt- I2Rt 4、电动机的电功率(单位时间内消耗的电能): 5、电动机线圈的发热功率(单位时间内线圈上产生的内能): 6、电动机的机械功率(单位时间内转化为的机械能): 7、

电动机将电能转化为机械能的效率η = W机械/W电= (UIt- I2Rt)/UIt 注:若电动机线圈被卡住不转动,则电能全部转化为内能,可将 电动机视为纯电阻电路,欧姆定律适用。

电热(Q)与电功(W)的关系:

电能 电动机:

机械能+内能

分析:
电流做功 消耗的电能 > 产生的内能 电功 > 电热 ( W ) ( Q)

只有纯电阻电路(电热器)才可以用以下公式 2 U 电功 W= R t W=I2Rt 2 U 电功率 P= R P=I2R
电热 Q=W= UIt=
2

U t Q= R

五、档位问题 分析: 判断家用电器处在高温档还是低温档关 键是比较用电器在相同时间内产生电热的多 少,即比较用电器的发热功率。 因为电饭锅、饮水机、电热毯等均为纯 电阻电路,所以P热=P电=U2/R 电压一定,电功率与电阻成反比


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