当U=U0时,则P=P0;正常发光。
例1 "220V100W"的灯泡正常工作时的电流是多少?
若把这只灯泡接到110V的电源上,灯泡的实际电功率为多少?
工作10分钟消耗电能多少?
1度电能让它工作多少小时?
解:
(1)灯泡正常工作的电流I0=P0/U0=100/220=0.45A
灯泡电阻为:
R=U02/P0=(220V)2/100W=484欧(无论实际电压是多少,电阻是不变量,故要算电阻)
(2)实际功率:
P1=U12/R=(110V)2/484欧=25W。
( 选公式时,用已知量。
注意此时用实际电压计算)
(3)10分钟消耗的电能:
W=Plt=25W*600s=15000J。
(注意此时用实际功率计算)
(4)在110V下:
t=W/P=1KW.h/25W=1KW.h/0.025KW=40h(注意单位:
t:
hw:
kw.hp:
kw)
例3
把"6v3w"与"6v1w"的电灯串联接入某一电路中,如果让其中一个灯泡正常发光,电路两端的电压应是多少.(灯丝电阻不随温度改变)
解:
初学者最易犯的错误是:
6v+6v=12V
正确解法:
“并联看电压,串联看电流。
串联小电流,关联小电压”
I1=P1/U1=1AR1=U1/I1=6Ω
I2=P2/U2=0.5AR2=U2/I2=12Ω
R=R1+R2=18U=I小R=0.5A*18Ω=9V
例3.灯泡L1上标有“80Ω0.1A”,灯泡L2上标有“20Ω0.2A”。
将它们并联接在某电源两端,在不损坏灯泡的情况下,恰使其中的一只小灯泡正常发光。
求:
(1)电源电压是多大?
(2)此时干路电流是多大?
解:
解题思路,并联看小电压
(1)U1=80*0.1=8V
U2=20*0.2=4V U2<U1故:
U=U2=4V
(2)容易出错:
I=I1+I2=0.1+0.2=0.3A(把额定电流和实际电流搞混了)
正解:
I=U/R U=4V
R=R1R2/(R1+R2)=80*20/(80+20)=16欧
故I=4/16=0.25A
七、电功和电功率单位问题
有的同学在计算时由于单位不统一,或者不会选择合适的单位,使计算很繁锁还容易出错。
电功的单位有两个,一个是国际单位:
焦耳;还有一个大单位:
千瓦时(又叫度)
1度=1千瓦时=3.6X106焦耳
电功率的单位也有两个:
W,KW1KW=1000W
W=UIt=I2Rt=U2t/R=PtP=W/t=UI=I2R=U2/R
计算时单位要统一,①都用国际单位P→瓦(w);W→焦(J);t→秒;U→伏(V);I→安(A);R→欧姆(Ώ)②如果W用千瓦时、t用小时,则P的单位是千瓦。
例1 一个“220V1000W”的电热器,在额定电压下通电15分钟,
(4)产生的热量是多少焦?
(5)若家用电能表上标有“3000r/KWh”的字样,则在这段时间内电能表的转盘转过了多少转?
(6)若这些热量有30%被2.5千克、30℃的水吸收,在1标准大气压下,水温升高到多少℃?
[水的比热是4.2×103焦/(千克·℃)]
解:
(1)Q放=Pt=1000*15*60=900000J=900000/3600000=0.25KWh=W
(2)转数n=0.25*3000=750转 (注意:
电能表上标有“3000r/KWh”的字样,故算转数功的单位应该用KWh)
(3)Q吸=30%*Q放=0.3*900000=270000J
又Q吸=cm(t2-t1)270000=4.2×103*2.5*(t2-30℃)t2=55.7℃
八、如何画等效电路图
(1).特点法(根据串并联电路的特点)
(2).电流流向法.(电流有分支,被分支的部分是并联,无分支是串联)
(3).节点法 (把开关、电流表看成导线,导线无论多长,都相当于一个节点)
(4).含有电表的――“开除电表法”(电流表相当于短路即用导线直接连接电流表两端,电压表相当于断路去掉)
1.识别含有电表电路的小窍门--(打油诗)
两表先“开除” 等效看懂图 恢复明职责 结果立即出
注意:
恢复电流表很容易,看它原来在哪一支路或干路上直接画出,而恢复电压表有点困难,关键看它是直接加在哪个用电器的两端(中间不能是用电器再串有电源),即是测该用电器的电压,电压表直接和它并联。
例1:
请你画出如图一所示的电路的等效电路图,并说明电流表和电压表的作用。
解:
(1)两表先开除把电流表当作导线,电压表视为开路。
(2)标出电路图的结点A、B、C、D。
(3) 等效看懂图根据电流路径,电流由电源正极出发经过D点和R1来到A点,电流在A点分开两路,一路通过R2到达B点,另一路通过R3到达B点,两路在B点汇合到达电源负极形成回路。
画出简单易看的电路图(如图一1)。
由此可知R2、R3是并联,然后再与R1串联。
(4) 恢复明职责电流表电压表复位。
由电路图一可知C、A两点之间用导线连接在一起可看作同一点,电压表的两个接线柱分别连接D点和A点,所以电压表是测量R1两端的电压。
电流通过A点分开两路,一路经过电流表后,再经过R3到达B点,所以电流表是测量通过R3的电流强度(如图一2)。
由上面例子,可看出分析电路的重要性。
在复习中应特别强调分析电路,画等效电路图的必要性,使学生掌握这个基本技能。
并能养成遇到电学问题,先画出电路图。
遇到电路图先分析电路的好习惯。
练习:
如下图示,当滑动变阻器滑片向右滑动时各表的示数如何变化
2.分析开关闭合\断开(断路和短路)引起的电路变化(抓住状态,画出等效图)
例2.如图所示电路,试分析各种情况下R1、R2、R3、连接方式,画出等效电路图
(1)当S1,S2都闭合时。
(注意:
s1,s2都闭合时,R2被局部短路)
(2)当S1,S2都断开时。
(3)当S1断开,S2闭合时。
(4)当S1闭合,S2断开时,
其等效电路图分别为:
例3.(2006年北京市)在图所示的电路中,电源两端的电压为6V并保持不变,R1、R2为两个相同阻值的电阻,开关S1闭合后,下列说法中正确的是 (A)
A.开关S2断开时,R1两端的电压为3V
B.开关S2断开时,R1两端的电压为6V
C.开关S2闭合时,R1两端的电压为3V
D.开关S2闭合时,R2两端电压为6V
S1
S2
练习:
如图所示电路,试分析各种情况下R1、R2、R3、连接方式,画出等效电路图
(1)当S1断开,S2闭合时。
(2)当S1,S2都闭合时,
(3)当S1闭合,S2断开时。
(4)当S1,S2都断开时。
3.滑动变阻器引起的电路变化
例4.如下图示,当滑动变阻器滑片向右滑动时各表的示数如何变化?
思路:
部分电阻变化--整体电阻变化--整体电流变化--部分电流(电压)变化
例5:
如图四所示的电路中,滑动变阻器R2的滑片P向右移动。
请分析电流表和电压表的变化情况。
例6.在如图所示的电路中,当滑片P向左滑动时(D)
A.电压表示数变大,灯变暗
B.电压表示数变大,灯变亮
C.电压表示数减小,灯变暗
D.电流表示数增大,灯变亮(注意分析此题时,以电灯上电压做为电压变化的参照物,因为灯泡的电阻不变)
小结:
电路的识别
1.有电表的“等效开除”
2.有开关的注意断开、闭合抓状态
3.有滑动变阻器的看变化
4.关键画好等效电路图
九、有关“电路变化”的分析和计算
变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来引起电路变化的。
电路中有多个开关,通过开关闭合和断开的状态变化,往往会使各用电器的连接关系发生变化,而滑动变阻器则通过滑片来改变其连入电路的有效电阻,从而使电路中的各电器的电压、电流、电功率等数值发生变化(也有改变电路结构的)。
分析电路变化的方法一般可分为四步:
1. 从变化电阻人手。
2. 由串并联电路的特点,看电阻的变化情况。
3. 一般电源的电压是不变的,由总电压(电源电压)不变,得出总电流的变化情况。
4. 根据电路特点以及题意,由欧姆定律来判断部分电路电流,电压,电功率的变化。
1、开关的通、断造成电路的变化
当开关处在不同状态时,由于断路和短路,接入电路中的用电器,及其用电器之间的连接方式一般要发生变化,因此首先要在原电路的基础上画出各种情况下的实际等效电路。
画图时注意应用串并联知识、去除电表再还原法、局部短路法等知识的应用。
例1:
如图5所示
电路中,电源电压保持4伏,L1的电阻为4欧,L2、L3的电阻均为16欧
求:
⑴、S1、S2都断开时,电流表和电压表的示数。
⑵、S1、S2都接通时,整个电路消耗的电功率。
例题分析:
在题中的当开关处于闭合或断开的两种情况下电路结构发生了变化,可进行电路的改画,见图6。
解:
当S1、S2都断开时,L1、L3串联。
等效电路图为:
图一
电流表读数
电压表读数
当S1、S2都接通时,L2、L3并联。
等效电路图为图二
总电阻
总功率
2.滑动变阻器变化问题
滑动变阻器连入电路中的有效电阻发生变化了,或是引起电路结构的变化,或是引起电路中电压、电流、电功率的变化。
有关滑动变阻器的此类型问题,解题关键是:
⑴、弄清滑动变阻器原理,滑片滑动时电阻是变大还是变小?
⑵、弄清物理量是否变化,一般来说,电源的电压,定值电阻的阻值是不变,其它的物理量都是可变化的;⑶、弄清电压表读数读出的是哪一个电器两端的电压;⑷、反复利用串并联电路中各量的公式以及欧姆定律来求解,注意要一一对应。
例1:
如图8所示电路中,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表和电压表的示数变化情况是[ B ]
A、电流表和电压表的示数变大;
B、电流表和电压表的示数变小;
C、电流表示数变小,电压表示数变大;
D、电流表示数变大,电压表示数变小。
例2 如图所示当开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P在B端时,电压表的示数为9V,电流表的示数为0.15A;滑片在中点C时电压表的示数为6V。
求:
(1)滑动变阻器R2的最大阻值;
(2)电源的电压和R1的阻值.。
(3)电路的最大功率P
解 解题思路:
利用不变量(如电源的电压、定值电阻)列方程,两个未知数,列两个方程求解。
由题意知R1与R2是串联关系,电流表测总电流,电压表测R2电压。
(1)滑动变阻器的滑片P在B端时,这个时候滑动变阻器连入电路中为最大阻值。
R2最大=U2/I=9v/0.15A=60欧
(2)P在C处:
RAC=1/2R2=30欧
R=R1+RAC=R1+30
U=IR=UAC/RAC(R1+30)=6/30(R1+30)
P在B处:
R=R1+RAB=R1+60
U=IR=0.15(R1+60)=0.15(R1+60)
解
方程组得:
U=18V R1=60欧
(3)由P=U2/R 知,U一定,R最小,则P最大,而P在A处时R2最小
此时R=R1=60
P最大=U2/R=182/60=5.4W