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第6节电能的利用(LY)

发布时间:2013-09-20 11:28:14  

电能是现代生活中最常用的一种能量,人类
之所以广泛利用电能,是因为电能不但容易传输, 而且很容易转化为人们所需的各种能量。

电路中, 自由电荷 的定向移 动形成。

使电路中自由电 荷发生定向移动 产生电流的原因。 由电源提供。

导体对电流的 阻碍作用。 是导体的一种 性质。

◆影响导体电阻大小的因素: 材料 1、 导体的____ 长度 长 2、 导体的____(导体越___,电阻越大) 粗细 3、 导体的____(导体越___,电阻越大) 细 温度 (____越高,金属导体的电阻越大 4、导体的____ 温度 )◆导体电阻的大小与电流和电压___关。 无

◆电流与电压、电阻的定量关系——欧姆定律:
I R

U
国际单位: I —— A 欧姆定律的内容:

I=

U R
R —— Ω

U —— V

1、当导体的电阻不变时,导体中的电流与导体 两端的电压成正比。

2、当导体两端的电压不变时,导体中的电流与 导体的电阻成反比。

U=IR —— 不能 ____由此说:
电压与电流和电阻成正比。

U R= I
不能 ——_____由此说:电阻与电压成正比,与电 流成反比。

——由此可说:导体两端的电压与通过导体 的电流的比值不变。

灯1和灯2 串联:

灯1和灯2并联:
L1

×L

1 2

×L

× L2 ×

◆串联电路的特点: I1=I2 I=_____ U1+U U=_____ 2 R1+R R=_____2

◆并联电路的特点: I1+I2 I=______ U1=U U=______2 1/R1+1/R2 1/R=_________

分压 ◆串联电路中电阻起___ 作用: U1 U2

=

R1 R2

U1 U

=

R1 R1+R2

◆并联电路中R < R1 或R2 ◆并联电路中电阻起 分流 作用: I1 I2

=

R2 R1

I1 I

=

R2 R1+R2

下列各图中,电能分别转化成什么形 式的能?

实例观察

应急灯 充电时

请看课本P100 电能是怎样转化成其他能量的?在相同的时 间内,不同的电器消耗的电能是否相同?请 举例说明。这说明什么问题?我们可以从哪 些方面来描述电能的转化? 电流通过对电器做功,使电能转化成 其他能量。电流对电器做了多少功,就有 多少电能消耗,转化为其他形式的能。 在相同时间内,不同电器消耗的电能 不同,说明电能转化为其他能的快慢不同, 也即电流做功的快慢不同。 我们可以从电流对电器做功多少和做 功的快慢来描述电能的转化。

你认为可怎样来描述电流做功的快慢? 电功率 ——电流在单位时间内所做的功 W ——电功、消耗的电能 P = t 电功率的单位:瓦特(W) 千瓦(kW) 1kW=1000W

一般来说,电器上都有铭牌,标明该 电器的一些技术指标。我们从铭牌中便可知 道该电器正常工作时的电功率。

铭牌中“PZ220 — 40”的含义是什么吗?
PZ:普通照明灯泡 220V:额定电压 40W:额定功率 电器在额定 电压下工作 时的功率。 电器上标明 的功率值都 是

额定功率。

电器正常工 作时的电压。 电器上标明 的电压值都 是额定电压。

从洗衣机的铭牌上,你可以了解到哪些信息?
XQB55-8560型全自动洗衣机 该洗衣机在
家用电器有限公司 额定电压/频率:220V~/50Hz 额定洗涤/脱水容量:5.5kg/ 5.5kg 离心洗/波轮洗额定输入功率: 500W/390W 脱水额定输入功率:210W 防水程度:IP×4 出厂日期 编号:4001017802 产品认证编号:CH0050333-2000 原产地:中国杭州

220V交流电压 下才能正常工作

洗衣机正常脱水 时的功率为 210W。即洗衣 机正常脱水时每 秒钟消耗210焦 的电能。
输入功率——电 器消耗的总功率

请看课本P101“一些常见电器设备的功 率”,找出每秒钟消耗电能较多的电器。 功率越大的灯泡是否越亮? 你能用一个生活中的例子说 明吗? 给你如下实验器材,你能设 计一个实验方案来证明灯泡 的亮度与功率的关系吗? 实验器材:3只额定电压为6V,而额定功率不 同的小灯泡、若干节大号电池、 一个开关、 若干导线。

灯泡的亮度跟电功率的关系 思路:要保证三个灯泡正常发光,通过三个灯泡 的电压应为6V, 所以三个灯泡应并联.
实验电路图:
A ”6V,1.5W” B”6V,2.5W” C”6V,3.5W”

实验表格:

电压/V 功率/W 6 1.5 灯泡A
灯泡B 6 2.5

亮度 较暗
较亮 最亮

灯泡C

6

3.5

6V 在额定电压下,灯泡的额定功率越大,灯泡越亮; 结论: 或相同电压下,灯泡越亮,表明灯泡的功率越大。

通常我们说的40W灯泡是指灯泡在额定 电压下(即正常工作时)的功率。

同一额定功率为40W的 灯泡,在任何时候发光都 一样亮吗?能用生活中的 一个例子来说明吗?由此, 你可得出什么结论?

同一灯泡在不同的实际电压下,发光情况不同. 实际电压越大,灯泡越亮,表明其功率越大。

同一灯泡在不同实际电压下, 电功率(即转 化或消耗电能的快慢)不同。
◆灯泡(用电器)在实际电压下的功率——称为 “实际功率” 决定 ◆灯泡的实际功率 灯泡的亮暗

决定

灯泡两端的电压

240V

220V

150V

◆ U实=U额,P实=P额 ——电器正常工作 U实 < U额,P实 < P额 ——电器不能正常工作 U实 > U额,P实 > P额 ——长期使用会影响电器的 寿命,还可能烧坏电器 所以应当尽可能使电器在额定电压下工作。

灯泡工作时的实际功率大 小与什么因素有关呢?

灯泡两端 的电压

通过灯泡的 电流

若给你二个不同额定功率的 灯泡、二个电流表、二个电 压表、一个开关、若干电池 和导线,请你设计一个实验 来定性地证明电功率与电压、 电流的关系,你会怎样做?

1、控制二个灯泡两端的电压相同,而流过灯泡 的电流不同,观察两个灯泡的亮暗,从

而判 L1 断电功率的大小。 A
L2
1

A2

2、控制流过二个灯泡的电流相同,而灯泡两端 的电压不同,观察两个灯泡的亮暗,从而判 断电功率的大小。 V1 V2
L1 L2

实验
L1 A1

现象

结论

在电压相同的情况 L2 电流大的 下,通过灯泡的电 A2 灯泡较亮 流越大,灯泡的实 观察电流表的示数 际功率越大。 和灯泡的亮暗。
在电流相同的情况 L1 L2 电压大的 下,灯泡两端的电 灯泡较亮 压越大,灯泡的实 观察电压表的示数 际功率越大。 和灯泡的亮暗。
V1 V2

科学家通过精确的实验,多次测量归纳出:

电器的电功率等于通过这个电器的电流与这 个电器两端电压的乘积。即: P = U I

U(电压)的单位——V(伏) I(电流)的单位——A(安) P(电功率)的单位——W(瓦)
1 瓦=1 伏· 安 1 W=1 V· A

P=W/t 与 P=UI
有什么不同?

P=W/t 是功率
的定义式,适 用于一切功率 的计算。 它直接表示电 流做功(电能 消耗)的快慢。

P = U I 仅适用
于电功率的计算。 它表示电功率与 电器两端电压和 通过电器的电流 的关系。

例题:将一个规格是“PZ220-25”的白炽灯接在 220V的电路上,通过灯泡的电流是多大? 灯泡的电阻有多大?如果改接在230V的电 路中,实际功率是多大?如果改接在210V 的电路中,实际功率又是多大?
(不计温度对灯丝电阻的影响)

解:依题意和根据P=UI 、 I=U/R 得: 接在220V的电路时:灯正常发光, U实= U额= 220V, P实=P额=25W I实=P实/U实= P额/U实= 25W/220V=0.11A R=U实/I实= 220V/0.11A =2000Ω

例题:将一个规格是“PZ220-25”的白炽灯接在 220V的电路上,通过灯泡的电流是多大? 灯泡的电阻有多大?如果改接在230V的电 路中,实际功率是多大?如果改接在210V 的电路中,实际功率又是多大?
(不计温度对灯丝电阻的影响)

接在230V的电路中时: P’实=U ’实I ’实= U ’实×U ’实 / R =230V× 230V/ 2000Ω =26.5W 接在210V的电路中时: P”实=U ”实I ”实= U ”实×U ”实 / R =210V× 210V/ 2000Ω =22W

电流所做的功——叫“电功” 你能根据P=W/t 和 P=UI 得出电功与电压 和电流的关系吗?

电功的计算式: W= Pt = U I t
单位: J(焦) W(瓦) s(秒) V(伏) A(安)
1 焦=1 瓦· 秒=1 伏· 秒 安·

1 J= 1 W· = 1 V· s s A·

生活中经常说,我们家一个月用了多少度电。
“度”是哪个量的单位? 电功和电能的常用单位 1度=1 kW· h
单位

单位 单位 W=Pt

1 kW?h =1000W的用电器正常工作1小时消耗的电能.
10 1 kW?h=1盏100W灯泡正常工作___小时消耗的电能.

t = W / P = 1000 W?h / 100 W =10 h

25 1盏40W灯泡正常工作___小时消耗1度电.
根据W=Pt得:t=W/P =1000 W?h / 40 W=25 h 3.8 一台950W的空调正常工作4小时,要消耗___度电. W=P

t = 950 W×4 h=3800 W· 3.8 kW· =3.8 度 h= h

焦耳是电功和电能的国际单位, 一度等于多少焦耳呢?

根据W=Pt 得:1J=1W· s 1度=1kW?h =1000W×3600s =3.6×106J
你家一个月用了多少度电是用什么来测量的? 生活中常用电能表(俗称电度表)来测量电能.

电能表: “kW?h”——电能表读数 的单位

“220V、5(10)A”的意思: 额定 电压 是 220V 工作时 标定电 流为5A 额定最 大电流 为10A

“1200Revs / kW?h”表示每消耗1度电,转盘 转动圈数(为1200) 。

电能表:

怎样从电能 表的记数器上知 道一段时间内用 多少度电? 0.6度

电能表的记数 器上前后两次 示数之差,就 是这段时间内 用电的度数。

若你家在一个月内用电前后电能表的读数分别 为1 4 3 7 2和1 5 8 5 6 ,你家这个月用电 ____________________________ kW?h(度) (1585.6-1437.2) kW?h =148.4

一个电能表的铭牌上标有“220V 5(10)A”,是 否可以同时使用“220V 1000W”的电热水壶、 “220V 1000W”的电熨斗和4盏40W的白炽灯? (用电器的总功率不能超过电能表最大功率) 解:电能表的最大功率 P最大=U额I最大=220V×10A=2200瓦
用电器的总功率

P总=P水壶+P熨斗+4P灯

=1000W+1000W+4×40W =2160W

电能表最大能承受的功率大于用电器的总功率, 所以可以。

将一台空调单独接在标有“3000R/kw?h”字样的 电能表上,测得表盘在3分钟内转了150转,求空 调在3分钟内消耗的电能,这台空调的功率。
(“3000R/kw?h”说明每消耗1 kW?h的电,转盘转3000圈。)

解:设空调在3分钟内消耗的电能为W. 依题意得 1 kW?h = W 3000圈 150圈 1 kW?h W= × 150圈 =0.05 kW?h 3000圈 P=W / t=0.05 kW?h/ (3÷60) h =1 kW

实验 测定小灯泡的功率 (课本P104)
测量小灯泡的功率,实际上是测量 灯泡的哪些物理量?如何测量? 根据公式:P=UI 可知,测量出小 灯泡两端的电压和通过灯泡的 电流,就能求出灯泡的电功率.

实验器材:

小灯泡,电源,开关,导线, 电压表,电流表, 滑动变阻器
在该实验中的作用:保护电路和通过改变接入电路中的电 阻,从而改变小灯泡两端的电压,以使小灯泡达到或大于 或小于额定电压,分别测出额定功率和实际功率。

实验 测定小灯泡的功率
设计并画出电路图:
实验步骤:
1、按电路图连接 电路。 注意: 1、先将开关断开; 2、闭合开关前先将 滑动变阻器的滑 片置于阻值最大 的位置.

2.闭合开关,接通电路.

3.调节滑动变阻器,使灯泡两 端的电压等于额定电压,记 录两电表的示数。
4.调节滑动变阻器,使灯泡两端 的电压大约为额定电压的1.2倍;记录两电表示 数,观察小灯泡的亮度变化. 5.调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压大约为额 定电压的0.8倍; 记下电表示数,观察

小灯泡的 亮度变化. 6.计算出三种情况下小灯泡的功率.

实验记录表
实验 小灯泡两端 通过小灯泡 小灯泡的 小灯泡明 次数 的电压 / V 的电流 /A 电功率 /W 亮程度

练习:
A

S P

在”测定小灯泡的电功率”的实 × 验中,已知小灯泡的额定电压为 V 3.8V 3 电源至少应选用____节干电池串联. (0~15)V 连接电路时电压表应选用_________ 量程.

闭合开关,发现小灯泡两端电压只有1.8V,若要 测出小灯泡的额定功率,滑动变阻器的滑片P应 3.8 左 向___端移,才能使电压表示数为____ V. 若此时电流表读数是0.5A,该小灯泡的额定功 1.9 率为____ W.

◆串、并联电路的特点: I 1= I 2 U 1+ U 2 R 1+ R 2 串联:I=_____;U =_____;R =_____ U1 R1 R1 ×(U- U1) = R U1 = U2 R2 2 或 R1 U1 = ×U R1 + R2

I 1+ I 2 1/R1+1/R U 1= U 2 并联:I =______;U =______ ;1/R=_________2 R2 I1 R2 ×(I- I1) ◆并联电 I1 = =R R1 I2 1 路中R< 或 R2 I1 = ×I R1 或R2 R1 + R2

◆灯泡的亮度取决于灯泡的实际电功率。灯泡 大 的实际电功率越____,灯泡越亮.
◆灯泡的亮度与灯泡两端的电压和通过灯泡的 电流有关(P实= U实I实) 。 在并联电路中,U 相等,I 越大,则灯越亮。 在串联电路中,I 相等,U 越大,则灯越亮。 正常 ◆ U实=U额,P实= 额,电器____工作 __P U实< U额, P实__P额,电器________工作 不能正常 < 寿命 U实> U额, P实__P额,电器____受影响,甚至 > 烧坏 ____。

◆电功率的计算:

1、已知电器用电时间和消耗电能时: W 电功、消耗的电能 P= t 2、已知电器两端的电压和通过的电流时: P=UI 3、已知电器两端的电压,不知电流或并联时: U U2 P=UI= U× R = R 4、已知通过电器的电流,不知两端电压或串联时: P=UI= IR ×I= I2R

◆电阻的计算: 1、已知电器两端的电压和电流时: U R= I 2、已知电器的额定电压和额定功率时: U R= = I U额 P额 U额 U额 2 = P额

◆电功(电能)的计算: 1 kW?h 3、W= × n圈 N圈

1、 W=Pt 2、 W=Pt = UIt
在t秒内电能表转过的圈数

◆电功的单位: J、 W· 、 V· s 、 kW?h(度) s A·

消耗1千瓦时电能电能表转过的圈数

焦、 瓦· 秒、 伏· 秒、千瓦时(度) 安· 1 J= 1 W· = 1 V· s s A· 1kW?h = 1度=1000W×3600s =3.6×106J ◆生活中常用电能表(俗称电度表)来测量电能. ◆用电器的总功率不能超过电能表最大功率

◆测定小灯泡的功率: 电路图 1、滑动变阻器在测定小灯泡功率 实验中的作用:

1)改变小灯泡两端的电压 (通过改变接入电路中的电阻) 2)保护电路
2、测定小灯泡功率实验的注意事项: 断开 1)连接电路时开关应____; 2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移 到阻值_____的位置。 最大

练习:
1、若把“6V12W”的灯泡接到3V的电路中, 该 解: 灯泡

的实际功率是多少? 解:依题意得: I额=P额/U额=12W/6V=2A R=U额/I额= 6V/2A =3Ω P实=U实I实 答: = U ×U /R 实 实 =3V× 3V/ 3Ω =3W

2、两只分别标有“6V12W”与“12V12W”字样的 一样 亮; 2 灯泡1和灯泡2,在正常发光时, 灯 泡的电阻大,通过 灯泡的电流大,在相同时 1 一样 多。 间内,电流通过两灯泡做的功相比
U额1 U额1 U额12 U额22 = = R1= R2= I额1 P额1/U额1 P额1 P额2 因为P额1= P额2 , U额2> U额1 , 所以R2 > R1 在正常发光时, I实= I额 P 额2 P额1 I实2 = I实1 = U 额2 U额1 因为P额1= P额2 , U额2> U额1 , 所以I实2<I实1 因为W = P t, P额1= P额2 ,所以W1 = W2

3、若把“6V12W”的灯泡接入9V的电中,要使 它正常发光,需要串联一个多大的电阻?
解:依题意和串联电路 的特点得:
U阻=? U灯=U灯额=6V R =? 阻 I U=9V

P额 I阻= I灯实= I灯额= U额 =12W/6V=2A U阻= U- U灯实= U- U灯额= 9V- 6V=3V R阻= U阻/I阻=3V/2A=1.5 Ω

4、灯丝断了以后搭接上,再接到原来的电路 上使用,灯泡比原来要亮些,为什么?
灯丝短了, R变大, 5、若把“6V12W”和一个“6V6W”的灯泡串联 在电路中,哪个亮些?为什么? 6、若把“6V12W”和一个“6V6W”的灯泡并 联在电路,哪个亮些?为什么? 并联电路,电压相同,实际功率越大,灯泡越亮, U实22 U实12 U实12 ×P = P实2 = ×P额2< P实1 = 额1 2 2 R实2 U额2 U额1

7、如图所示,L为一盏标有“6V12W”字样的电灯,R 为变阻器,电源电压是12V,求: (1)灯泡的电阻是多少? (2)将变阻器的阻值调到多大时,才能使L和R消耗的 功率相等? (3)当L实际功率为4瓦时,L两端的电压是多大?此 时变阻器的阻值应调到多大?

U

二、实验练习
1、电功率的测定 (1)电功率测定的原理:测量一只小灯泡的电功率, 只需测定 _________________ 和________。 灯泡两端的电压 通过灯泡的电流 右图为测定额定电压为2.5V的小灯 泡的电功率的电路图。 (1)在连接电路时,开关S必须处 于___状态,滑动变阻器滑片应 断开 A B 处于____端(填“A”或“B”)。 (2)实验时测得三组数据:1.5V, 0.16A;2.5V,0.26A;3V,0.3A, 则该小灯泡的额定功率为___ 。 0.65瓦

A V

B
S

2、某同学在“测定小灯泡功率”的实验中,所用电 源的电压为6伏,滑动变阻器标有“20欧,2安”字 样,灯泡上标的字样模糊,但其额定电压可能是2.2 伏或3.8伏。他按图甲所示的电路进行实验,调节变 阻器滑片P的位置,当小灯泡接近正常发光时,观察 电压表和电流表的示数如图乙所示。该同学经过思 考、分析后,重新进行实验,使小灯泡正常发光, 此时滑片时P的位置恰好在中

点上(即滑动变阻器连 入电路的电阻为10欧)。 (1)简述产生图乙所示现象的原因是 电压表量程接小了 ___________________和 电流表接线柱接反了 _____________________. (2)求出小灯泡的额定功率。

0.836瓦

3、有一只标明额定电压为2.5伏而额定功率小于1瓦 的小灯泡,用实验来测出它额定功率的正确值:
(1)试画出实验的电路图; (2)如果用图中的电流表、电 压表、电源、开关、滑动变阻 器来测定小灯泡的额定功率, 电压表的量程应为__,电流 (0~3)V (0~ 0.6)A 表的量程为___。
估算:

P I = U

(3)将图中实物连接进来;

(4)在使用滑动变阻器时应注意些什么问题?

实验 用电能表测量电风扇的功率
(分析:把电能表消耗电能1千瓦时转过的圈数记作 N,在t秒内电能表转过的圈数为n, 则:

W P= t =

n
Nt

×3.6×106 瓦)

测量原理(公式):P=

n
Nt

×3.6×106 瓦

测量数据: 电能表转过的圈数n以及对应的时间t
(注:事先应关掉电风扇以外的所有电器) 测量工具: 电能表、钟表


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