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第15章电能与电功率
单元总结
思维导图
思维导图
知识要点
知识要点
知识要点一:电功、电功率、焦耳定律
1.基本概念:
项目
物理量
定义
单位
普适公式
推导公式(适用于纯电阻电路)
电功
物理学中,当电能转化为其他形式的能时,我们就说电流做了功
焦(J)
千瓦时(kW·h)
电功率
电流在某段时间内所做的电功跟这段时间的比(表示电流做功快慢的物理量)
瓦(W)
千瓦(kW)
焦耳定律
电流流过导体时产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟导体的通电时间成正比
焦(J)
电功和电热
纯电阻电路:W=Q(电能全部转化成内能);非纯电阻电路:WQ(电能部分转化成内能)
2.串、并联电路中的特点:
电功、电功率、电热与电阻的关系
电路中总的电功、电功率、焦耳定律与各个用电器的电功、电功率、焦耳定律的关系
串联
并联
如图1所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后,当滑片P从最右端滑到最左端的过程中,小灯泡的I-U关系图象如图2所示。则小灯泡的额定功率为W,电源电压为V,滑动变阻器的最大阻值为Ω。
【答案】24;12;9
【解析】由图象知,在灯泡两端电压为U额=12V时,通过的电流为I额=2A所以灯泡的额定功率为
P额=U额I额=12V×2A=24W
当滑片位于最左端时,滑动变阻器阻值为0,此时灯泡两端电压等于电源电压,所以电源电压为
U=U额=12V
当滑片在最右端时,滑动变阻器全部接入电路,由图象知,此时灯泡两端电压为UL=3V,电路电流为I=1A,所以滑动变阻器两端电压为
UR=U-UL=12V-3V=9V
滑动变阻器的最大阻值为
学习小组在测定“小灯泡的电功率”的实验中,电源由三节新干电池串联组成,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。(1)请你用笔画线代替导线,将图1甲中的实物电路连接完整。(2)某次实验时,电压表示数如图1乙所示,此时灯泡两端的电压为V;如果要使灯泡正常发光,应该向(选填“A”或“B”)移动滑动变阻器的滑片。(3)小菁同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图1丙所示的I-U图象,根据图象信息,可计算出小灯泡的额定电功率是W。(4)某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图2所示,则出现的问题是。
(5)在实验中,小章同学发现当小灯泡两端电压减小时,它的亮度随之减弱,测量的小灯泡电阻也相应减小,造成这一变化的合理解释是。
A.导体电阻与导体两端的电压有关;B.根据欧姆定律,电流一定时,导体的电阻与电压成正比;C.电压减小时,通过小灯泡的电流不变,电阻变小;D.电压减小时,小灯泡亮度变暗,温度变低,电阻变小。
【答案】(1)电路图如图所示:(从电压表负接线柱到电流表0.6A档也可)(2)2.2;B (3)0.5;(4)电流表的量程选择过大(5)D
【解析】(1)已知灯泡额定电压为2.5V,灯丝电阻约10Ω,所以正常发光时通过灯泡的电流为
因此电流表量程是0~0.6A,电流表应该和被测灯泡串联。(2)由图乙知,电压表量程是3V,最小分度值是0.1V,电压表示数是2.2V,电压表示数小于灯泡额定电压,要使灯泡正常发光,应向B端移动滑动变阻器滑片,增大灯泡两端的电压,直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止。(3)由图丙所示I-U图象可知,灯泡额定电压U=2.5V,所对应的电流I=0.2A,则灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
(4)由图可知,电流表的指针偏转太小、量程选择太大,应改用小量程的电流表。(5)温度影响导体电阻阻值的大小,对大多数导体来说,温度越高,电阻越大;当小灯泡两端电压减小时,它的亮度随之减弱,实际电功率减小,温度降低,所以测量的小灯泡电阻也相应减小。
1.电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,有多少电能发生转化就说电流做了多少功。电功是电能转化多少的量度,电功和电能的单位相同。
2.电功表示电流做功的多少,电功率表示电流做功的快慢。
3.纯电阻电路就是指电能全部转化为热能,不转化为其他形式能量的电路。例如电炉等。非纯电阻电路就是指电能不仅转化为热能,还转化为其他形式能量的电路。例如电动机还转化成了动能。
知识要点二:额定电压额定功率
1.额定电压:用电器正常工作时的电压值。
2.额定功率:用电器在额定电压下工作时所消耗的功率。。
3.用电器的铭牌:如某灯泡上标有“PZ220V-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。
根据如图所示的两盏白炽灯的铭牌,可以判断( )
A. 甲灯一定比乙灯亮
B. 正常发光时,甲灯的电阻大于乙灯
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