当U=U0时,则P=P0;正常发光。
(同一个电阻或灯炮,接在不同的电压下使用,则有;如:
当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。
例“220V100W”是表示额定电压是220伏,额定功率是100瓦的灯泡如果接在110伏的电路中,则实际功率是25瓦。
)
15.焦耳定律:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
16.焦耳定律公式:
Q=I2Rt,(式中单位Q→焦;I→安(A);R→欧(Ω);t→秒。
)
17.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热),则有W=Q,可用电功公式来计算Q(如电热器,电阻就是这样的。
)
知识详解:
本章的电功、电功率、焦耳定律和电功率的综合计算是中考电学知识的重点考点,通过复习,明确电流做功的特点实际上是电能转化为其他形式的能的过程。
如电流通过各种用电器使之产生转动、发热、发光、发声等现象。
学会用电能表和秒表测某一用电器的实际功率。
电功率的计算是本章难点,因此必须掌握解题要领。
焦耳定律是一个实验定律,生活中利用发热现象工作的电器很多,这里的计算也是需要重点掌握的内容。
(一)、电功和电功率
(1)电功和电功率所描述的物理概念不同:
电功是描述,而电功率是描述。
电功率不仅跟电流做功的有关,还跟做功的有关。
(2)电功和电功率的计算公式不同:
电功的基本计算公式是,由此可以看出,电流做功多少跟、和三个因素有关,是由它们三者的乘积来决定大小的。
电功率的基本公式是,它表明电功率跟、两个因素有关,其大小由它们的乘积决定。
(3)电功和电功率的单位不同:
电功的单位是J和kW·h,而电功率的单位是W和kW。
(4)电功和电功率的测量方法不同:
电功用电能表来直接测量的,而电功率有两种测量方法,第一种方法是用伏安法间接进行测量,即测出用电器两端的及通过的,然后根据求出电功率。
第二种方法是用和间接测量,即测出某一段时间用电器所做的功,然后根据可得用电器电功率。
(5)电功和电功率的联系密切,利用公式W=Pt可得出。
(二)、额定功率和实际功率
一个用电器的电功率是随着它两端电压的改变而改变的,一个用电器不是随便接入任何一个电路都能正常工作。
设计用电器时,需要确定它在正常工作时的条件(如电压、电流、电功率)。
通常在用电器的铭牌上标出。
叫额定电压,叫额定功率。
实际功率是用电器在实际工作时的电功率,是不确定的,如果用电器两端的实际电压等于它的额定电压,那么实际功率就等于额定功率,这是用电器正常工作;
如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压,那么实际功率就小于它的额定功率,这时用电器不能正常工作;
如果用电器两端的电压大于额定电压,那么实际功率就大于额定功率,用电器不仅不能正常工作,严重时还会烧坏用电器。
为此,在使用用电器时,应保证用电器两端的电压等于它的额定电压,这样才能使用电器更好地发挥作用。
(三)、理解焦耳定律
焦耳定律是在大量实验的基础上总结得出的,它定量地描述了电能向内能转化的规律。
用公式Q=I2Rt表示,它适用于任何电路。
当电流所做的功全部用来产生热量时,焦耳定律可以根据电功的公式W=UIt和欧姆定律
导出:
。
这里的条件是电流所做的功全部用于产生热量,而电流做功全部转化成热的情况也只对纯电阻电路才成立。
所以上述导出公式只适用于纯电阻电路。
例如在电动机工作的电路中,加在电动机两端的电压是U,通过的电流是I,电动机的线圈也有一定的电阻R,此时电流做的功W=UIt,而电流做的功并没有全部转化为热,绝大部分转化为机械能了,通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热,产生的热量为Q=I2Rt,但此时
,而是Q<W,此时W=Q+机械能。
初中阶段所研究的电路仅限于纯电阻电路,如电灯、电炉、电烙铁等电路。
故W=Q成立。
所以我们用公式
来计算的结果都一样,在不同情况下选用不同的公式进行计算问题会更简单。
经典例题:
例1、电能表是测量________的仪表.1kWh的电能可供标有“220V 40W”的灯泡正常工作________h。
精析 电能表是日常生活中常用的仪表.考查能否灵活利用W=Pt进行计算。
正确选择合适的单位,可以简化计算。
电能表是测量电功的仪表.题目给出:
W=1kWh P=40W=0.04kW
时间:
t=
=
=25h
如果选用国际单位,则计算要麻烦得多。
答案 电功,25
例2、 某导体接到6V电压下,它消耗的功率是6W;将改接到3V的电压下,这个导体的功率是________W。
精析 一个导体,在额定电压下,电阻为R,同样一个导体,电压改变,电阻仍为R。
同样一个导体,电压改变,电阻仍为R。
∴ 电功率的习题,往往从求解电阻入手。
解法1 导体电阻
R=
=
=6Ω.
电压变了,导体消耗的功率改变
RL=
=
=1.5W
答案 功率是1.5W
例3、电阻R和灯泡L串联接到电压为10V的电路中,R=10Ω,电路接通后,100s内电阻R上电流做的功为10J,已知灯L的额定功率为10W,灯的电阻不变.求:
灯的额定电压。
解 画出灯L和电阻只串联的电路图1,并标明已知量和未知量.
串联电路,通过L和R电流相等,设为I。
则WR=I2Rt
图1
I=
=
=
A=0.1A
R两端电压:
UR=IR=0.1A×10Ω=1V
灯L′两端电压:
UL=U-UR=10V-1V=9V
灯电阻:
R=
=
=0.9Ω
灯额定电压:
UE=
=
=30V
例4、将分别标有“6V 9W”和“6V 3W”的两个灯泡L1、L2串联接在12V电源上,则 ( )。
A.两灯都能正常发光 B.灯L2可能被烧毁
C.两灯都比正常发光时暗 D.灯L1比灯L2亮
精析 考查学生能否根据实际电压和额定电压的关系,判断灯的发光情况.
先求出两盏灯的电阻
灯L1的电阻:
R1=
=
=4Ω
灯L2的电阻:
R2=
=
=12Ω
求出灯两端的实际电压U1′
∵R1、R2串联
=
=
=
U1′=
U=
×12V=3V
L2两端电压U2′=U-U1′=12V-3V=9V
比较实际电压和额定电压
U1′<U1,U2′<U2
两灯都不能正常发光;灯L2可能会被烧毁
答案 B
典题训练
1.下列说法中正确的是:
……………()
A.电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式能的过程;
B.电能对于我们的生活是一种非常重要的能源,所有的方面都可以利用电能;
C.电流所做的功,跟电压和电流成正比;
D.手电筒工作时,电池的化学能直接转化为光能。
2.关于电流做功,下列说法中正确的是……………………………()
A.导体两端的电压越大,通电时间越长,电流做功就越多;
B.通过导体的电流越大,通电时间越长,电流做的功就越多;
C.电流做功是电能转化为其他形式的能的过程;
D.电流做功是电能转化为内能的过程。
3.关于额定功率和实际功率的说法,正确的是:
…………………()
A.额定功率跟用电器工作时的电压有关;B.额定功率跟用电器的额定电压无关;
C.实际功率跟用电器工作时的电压有关;D.实际功率跟用电器工作时的电压无关。
4.工厂机床上使用的白炽灯上标有“PZ36-100”,家里厨房使用的白炽灯标有“PZ220-100”,他们正常工作时:
…()
A.机床的照明灯比较亮;B.厨房的白炽灯比较亮;
C.额定电压不同,无法比较;D.二灯一样亮。
5.小红家电风扇的铭牌上标明“额定电压220V,额定功率60W”;小红的电动玩具小熊的电动机上标明“额定电压6V,额定电流0.5A”。
这二个电动机:
………()
A.电风扇电机做的功比较多;B.电风扇电机做的功比较少;
C.玩具电动机可能做的功比较少;D.玩具电动机做的功比较少。
6.要把一只标有“12V、0.5A”字样的小灯泡接在18V的电源上,必须串联一只多大的电阻才能使灯泡正常发光?
这个电阻的功率多大?
你认为这样做有哪些好处与不足的地方?
课堂练习(独立完成下列试题):
1.电流通过电饭锅,______能转化为______;电流通过电风扇,______转化为______能;对蓄电池充电时,______能转化为______能。
电流做功的过程就是电能转化为______能的过程。
2.摩托车前大灯的灯泡上标有“12V,15W”字样。
“12V”是该灯泡的________电压,“15W”是该灯泡的________功率。
这个灯泡正常工作时,1min电流所做的功是________J。
3.一个额定功率是750W的电饭锅,在220V额定电压下使用,用来烧水。
在水烧开之前,1min要消耗________J的电能。
通过它的电流约是________A。
4.学校、家庭消耗的电能是通过安装在供电线路中的电能表来计量的。
电能表盘上标有“220V10A”,它可以用在最大功率为_________W的家庭电路中,“1200R/KWh”是指接在这个电能表上的用电器每消耗1KWh的电能,电能表的转盘就__________。
5.要将标有“6.3V,0.12A”的小灯泡连接到电压为9V的电源上,必须________(选填“串”或“并”)联一个_____Ω的电阻。
灯泡正常工作时这个电阻消耗的功率是_____W。
6.据《闽南日报》报道,最近交通管理部门将市区一处十字路口红、黄、绿三种颜色的交通指示灯从原来的白炽灯改为新型的LED灯。
白炽灯的额定功率是300W,LED灯的额定功率是100W。
改造后的这组灯每天(24h)可以节约电能_________KWh。
7.根据你的生活经验,电子手表、教室使用的日光灯、可以放入口袋中的小收音机、电熨斗这几种电器中电功率最大的是:
…………………………………()
A.电熨斗;B.小收音机;C.日光灯;D.电子手表。
8.电功和电功率的单位分别是……()
A.KWh、J;B.KW、W;C.J、W;D.KWh、KW。
9.决定电灯亮度的物理量是………()
A.电压;B.电流;C.电功;D.电功率。
10.将断了的灯丝搭在一起…………()
A.灯丝电阻变大了,灯泡变亮了;B.灯丝电阻变大了,灯泡变暗了;
C.灯丝电阻变小了,灯泡变亮了;D.灯丝电阻变小了,灯泡变暗了。
11.学校电工师傅在布置晚会的会场时,不小心将二个“PZ220-40”的灯泡串联后再接入220V的电路中,这二个灯泡工作时的亮度及每个灯泡的功率是……………()
A.比正常时暗,20W;B.比正常时暗,10W;
C.亮度不变,40W;D.比正常时亮,80W。
12.小李实验时误将一只标有“6.3V,1.5W”的小灯泡连接到12V的电源上。
电路稳定后这只灯泡的实际功率是…………()
A.略小于1.5W;B.等于1.5W;C.略大于1.5W;D.0W。
13.小琳在做“测量小灯泡功率”的实验时,将测量得到的数据(小灯泡两端电压及通过它的电流)记录在下面的表格里:
1
2
3
4
5
U/V
1.4
1.8
2.2
2.6
2.8
I/A
0.10
0.12
0.14
0.16
0.17
R/Ω
P/W
(1)计算出小灯泡的电阻及功率并填入上表
(2)根据上表可以得出结论:
①小灯泡的功率随着电压增加而_________;
②小灯泡的电阻是______(选填“不”或“可”)变的。
③随着电压升高,灯泡功率增大,灯丝温度也随之__________,它的电阻__________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
这说明小灯泡电阻的大小跟__________有关系。
14、下列有关家庭电路的说法中正确的是()
A、人与零线接触,一定会触电。
B、电灯开关应接在火线与电灯之间。
C、家庭电路中的用电器都是串联的。
D、电能表计量的是家庭应电器的总功率。
课后巩固训练:
(一)、上次未过关知识专题训练
1.下图是有关电与磁实验的装置图,其中用来研究磁场对电流作用的是( )
2.在物理实验课上,小明想观察直流电动机模型的工作情况,将其接入电路,各部分连接完好,结果电动机却不工作,他用手轻轻地碰了一下线圈后,直流电动机模型开始正常转动,其原因可能是( )
A.直流电动机的铜半环与电刷接触不良B.电源电压太低
C.线圈刚好处于平衡位置D.线圈中的电流太小
3.如图所示,AB为闭合电路的一部分导体,“×”表示磁感线方向垂直纸面向里,当AB在磁场中运动时,哪种情况能产生感应电流()
A.垂直线面向里运动B.重直纸面向外运动
C.沿纸面向右运动D.沿纸面向上运动
4.湘潭电厂是我国大型火力发电厂之一,它的大型发电机最可能采用的是()
A.线圈不动,旋转磁极B.磁极不动,旋转线圈
C.磁极和线圈同时向相同方向旋转D.磁极和线圈都不旋转
5.电动机可以带动水泵抽水,如图所示的4幅图中,能反映出电动机工作原理的是()
(二)、本次课堂知识巩固训练
一、选择题
1、有三盏白炽灯,甲标有“PZ220-15”,乙标有“PZ220-40”,丙标有“PZ220-100 ) ”,将它们接在家庭电路中,正常工作时的发光情况是 (
A.甲灯最亮B.乙灯最亮C.丙灯最亮D.一样亮
2、某家用电器正常工作时的功率约为300 ) 瓦,则它可能是 (
A.空调器B.白炽灯C.洗衣机D.语言复读机
3、如图8所示,一个标有“6伏 3.6瓦”字样的小灯泡L和最大阻值为50欧的滑动变阻器R串联后接在电源电压U恒为6 伏的电路中,设灯泡电阻不变,则下列判断正确的是 ( )
图8
A.无论如何移动滑片P,电路中总功率不会超过2瓦
B.移动滑片P,电路中总功率最小值为0.6瓦
C.当滑片P滑至某个位置时,L和R的电功率相等
D.当滑片P由a滑向b的过程中,灯泡L的电功率一直是减小的
4、如图9所示电路中,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P 向右移动,则下列判断正确的是 ()
图9
A.电流表示数变小,电压表示数变小
B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电阻R1消耗的功率增大
D.整个电路消耗的总功率减小
5、L1、L2两盏电灯的额定电压相同,均为U,额定功率P额1>P额2,把它们接入电源电压为U 的电路中,下列说法中正确的是 ()
A.两灯串联使用时,实际工率P1<P2
B.两灯并联使用时,实际工率Pl′<P2,
C.串联时两灯消耗的总功率P总<P额2
D.并联时两灯消耗的总功率P总′<P额1
6、下列几种电器铭牌的标示牛都涉及到“2A ”字样,其中表示额定电流的是()
A.滑动变阻器上标有“1012 2A”
B.家用电熨斗上标有“220V 2A”
C.电能表上标有“220V 2A”
D.某汽车用蓄电池标有“2A 10h”
7、某家用电器正常工作时的电流为4 安,此用电器可能是 ()
A.空调机B.日光灯C.电冰箱D.电风扇
8、把标有“12伏 12瓦”的灯L1和“12伏 6瓦”的灯L2串联起来接在电源电压为12 伏的电路中,正确的说法是 ()
A.L1、L2两灯均能正常发光
B.L1、L2两灯均不能正常发光,但L2为较亮
C.L1、L2两端均不能正常发光,但L1灯较亮
D.把电源电压提高到24伏,L1、L2两灯都能正常发光
9、两个灯泡,其中L1标有“6伏 3瓦”,L2没有标记,但测得它的电阻是4欧,把它们串联后接在某一电路时,两灯L1、L2均能正常发光,这个电路两端的电压和灯L2的电功率分别是 ()
A.6伏 3瓦B.8伏 1瓦C.12伏 3瓦D.6伏 1瓦
10、如图10所示,电源电压保持不变,R为定值电阻,在a、b两接线柱上接一个标有“6伏 2瓦”灯泡,闭合开关S,灯泡恰好正常发光;如果在a、b两接线柱间换一个标“6伏 3瓦”的灯泡,闭合开关S 后,这只灯泡消耗的功率 ()
图10
A.小于3瓦B.大于3瓦
C.等于3瓦D.不能确定
二、填空题
1、将标有“12伏 6瓦”的灯泡接在9伏的电路中时,灯泡消耗的功率是_______瓦.若要将其接入36伏的电路中并使它能正常发光,则应给它串联一个阻值是______欧的电阻.
2、有一标有“6伏 12瓦”的小灯光,当小灯炮正常发光时,电流通过小灯泡1分钟做的功是_____焦.若接在电压为1.5伏的电源上,通过小灯泡的电流为0.5安,此时小灯泡的功率是________瓦.
3、如图11所示电路,电源电压恒定为6伏,小灯泡的规格均为“6伏 3瓦”,该电路可实现小灯泡串并联的转换.该电路可消耗的最大功率是_______瓦,最小功率是________瓦.
图11
4、某家用电能表上标有“220伏 5安 3000R/kWh”的字样,当家中用电器全部工作时,电能表1分钟转了45转.由此可估算出该家所有用电器的总功率为__________瓦;若该家全部用电器工作时的总电流不超过电能表的额定电流,还可以再增加________瓦以下的用电器.
5、如图12所示,电源电压是6伏,灯泡L的电阻是12欧(其阻值不随温度变化),滑动变阻器的最大阻值是12欧.当滑片P移到最左端时,灯泡L正常发光,则灯泡L的额定功率是______瓦.若滑片P移到最右端时,通过灯泡的电流是______安.
图12
6、李刚家的电能表标有“220伏 10安”的字样,他家同时使用的家用电器的总功率不能超过_______瓦,如果超过,则保险丝会自动_______.
7、一种叫“满天星”的节日彩灯,一组有100只小灯泡串联,将它们接在220伏电压下,每只小灯炮两端的电压为_______伏,如果每一只小灯泡的功率是0.5瓦,则通过每一只小灯泡的电流是______安.
8、电功率的单位是________,它的大小表示电流做功的_________.
9、如图13所示的电路中,电源电压为6伏,开关S断开时,电流表的示数为0.3安,开关S闭合时电流的示数为0.5安,则R2的阻值为______欧,R1消耗的功率是______瓦,2秒种内整个电路消耗的电能是______焦.
图13
10、标有“6伏 6瓦”、“6伏 1.5瓦”字样的灯L1和L2,串联接在某电源上,设灯丝的电阻不变,则通过灯L1和L2的电流强度之比为_______,灯L1和L2的实际功率之比为_______,要保证两灯安全工作,电源电压不应超过_____伏特.
(三)、附加题训练
三、实验题
1、在做“测小灯泡的额定功率”实验时,
(1)已知小灯泡的额定电压是3.8伏,额定功率小于2瓦,某同学在连接电路时有几根导线还没有接上,如实物所示,请你在实物图上用笔画线代导线替连接好(要求正确选择电压表和电流表的量程).
甲乙
图14
(2)某同学在连接滑动变阻器时,由于接线错误使滑动变阻器滑片P移动时不能改变小灯泡的亮暗程度.现就下面两种情况,请你判断该同学是如何连接的?
第一种情况:
小灯泡较亮时,他是把两导线的端点分别与滑动变阻器的_____连接.
第一种情况:
小灯泡较暗时,他是把两导线的端点分别与滑动变阻器的_____连接.
(3)在正确连接电路并调节滑动变阻器使小灯泡正常发光时,电流表如图14—乙所示,其读数为_______安,则小灯泡的额定功率是_______瓦.
2、家庭电路中有一只标有铭牌的灯泡正常发光,现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表,请用三种方法搞清这只灯泡此时的功率,说明道理并写出表达式.
方法一:
___________________
方法二:
___________________
方法三:
___________________
四、计算题
1、如图15所示的电路中,电源电压为24伏且保持不变.开关S闭合,滑动变阻器的滑片P至A端时,电流表示数为1安;当S断开,滑片P滑到变阻器中点O时,电压表示数为12伏.求:
图15
①滑动变阻器的最大阻值和灯泡的电阻;
②若电压表量程为0~15伏,断开关开S,在电压表不超过量程的情况下,灯泡的最小功率。
2、如图16是家用电饭锅的简化电路示意图,S1是限温开关,靠手动闭合,当温度达到103℃时自动断开,不能自动闭合.S2是自动开关,当温度超过80℃时自动断开,温度低于70℃时自动闭合.电阻R2的阻值是1886欧,R1是工作电阻,阻值为50欧.锅中放好适量的米和水,接入家庭电路,闭合手动开关S1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温.试求:
图16
(1)加热过程中电饭锅消耗的电功率P1是多大?
(2)保温过程中电饭锅消耗的电功率P2是在哪两个值之间跳动?
作业:
今日表现:
老师寄语:
家长意见:
家长签字:
学管师签字: