電功與電能講義.doc

電功、電功率、電能。1電功。（1） 電流通過用電器所做的功叫做電功。電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。（2） 國際單位：焦（J）。（3）計算公式：WUItUQ。2電功率。（1）物理意義：反映電流做功快慢的物理量。（2）定義：電流所做的電功與做功時間的比值。（3）國際單位：瓦（W）。（4）計算公式：。（5）常用公式：。（6）額定功率和實際功率。額定電壓：用電器正常工作時的電壓值為額定電壓；額定電壓也是用電器上標(biāo)著的電壓。例如：我國家庭電路的電壓為220伏，家用電器的額定電壓一般為220伏。 額定功率：用電器在額定電壓下的功率值為額定功率；也就是用電器上標(biāo)著的電功率為額定電功率。例如：家庭用普通照明的白熾燈泡在電功率15瓦60瓦之間，電飯鍋的電功率在350瓦1350瓦之間，家用電冰箱的電功率在100瓦140瓦之間，空調(diào)機的電功率在1500瓦2500瓦之間。實際功率：當(dāng)加在用電器兩端的電壓不等于額定電壓時，用電器的功率為實際功率。實際功率等于用電器兩端實際電壓與通過用電器實際電流的乘積。圖8-14 電能表表盤3電能。（1）定義：表示電流做多少功的物理量，物理意義同電功。（2）計算公式：WPt。（3）國際單位：“千瓦時（kWh）”或“度”。1千瓦時1度電3.6106焦。（4）測量儀器：電能表。如圖8-14所示，注意最后一位是小數(shù)位。“220V5A”表示：額定電壓為220V，允許長時間通過的最大電流為5A；“3000r/kWh”表示每消耗1千瓦時的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤將轉(zhuǎn)過3000圈。若用該電能表測量某個用電器的功率：只讓該用電器工作，記下在時間t（時）內(nèi)，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)N，則用電器消耗的電能，功率（千瓦）PW/t。（5）電能的獲得。電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。太陽能（硅光）電池：太陽能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機：機械能轉(zhuǎn)化為電能。電能屬于二次能源。（6）電能的輸送：電能要通過高壓輸電線路輸送。例8-14：某導(dǎo)體兩端電壓為2伏，通過它的電流為0.2安，10秒內(nèi)通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量為_庫，電流做功為_焦。一盞10瓦的LED日光燈亮度比一盞40瓦的傳統(tǒng)日光燈還要亮，若它們都耗電1千瓦時，LED日光燈與傳統(tǒng)日光燈相比，可多正常發(fā)光_小時?！窘馕觥?0秒內(nèi)通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量QIt0.2安10秒=2庫，電流做功WUQ=2伏2庫=4焦。節(jié)能燈與白熾燈相比，可多發(fā)光時間tW/P1W/P2=1千瓦時/0.01千瓦1千瓦時/0.04千瓦100時25時75時，如果選用國際單位，則計算要麻煩得多?！敬鸢浮?；4；75。例8-15：分別標(biāo)有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 40W”字樣的三個白熾燈，它們各自在額定電壓下使用時（ ）A“220V 25W”最亮。 B“36V 40W”最亮。C“110V 25W”最亮。 D三個燈泡一樣亮。【解析】解此題首先明確三個知識點：燈泡的銘牌上標(biāo)有燈泡正常工作時的電壓是額定電壓。標(biāo)有的功率是額定電壓下的功率是額定功率。燈泡的亮暗取決于燈泡的實際電功率。燈泡實際電壓大于額定電壓時，實際功率大于額定功率；實際電壓等于額定電壓時，實際功率等于額定功率；實際電壓小于額定電壓時，實際功率小于額定功率。標(biāo)有“220V 25W”，“110V 25W”，“36V 40W”字樣的三個白熾燈，它們各自在額定電壓下使用時，實際功率分別等于額定功率，是25W；25W；40W。所以“36V 40W”最亮?！敬鸢浮緽。例8-16：在圖8-15（a）所示的電路中，電源電壓為6伏且保持不變，電阻R1的阻值為30歐。閉合電鍵S，電流表的示數(shù)如圖8-15(b)所示。圖8-15 求通過電阻R1的電流I1。 求電阻R2的阻值。 若一段時間內(nèi)電流對電阻R1做的功為30焦，求這段時間內(nèi)電流對電阻R2做的功W2?！窘馕觥浚?）閉合電鍵S，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)公式IU/R可求通過電阻R1的電流。（2）從電流表上可以讀出總電流的大小，總電流減去通過電阻R1的電流就是通過電阻R2的電流，根據(jù)公式R=U/I可求電阻R2的阻值。（3）已知做功時間相同，電阻兩端的電壓相同，根據(jù)公式可求出這段時間內(nèi)電流對電阻R2做的功W2?！敬鸢浮浚?）通過電阻Rl的電流（2）已知通過電阻Rl的電流，可知電流表的量程為03安，所以示數(shù)為I=0.8安，通過電阻R2的電流I2I-I10.8安0.2安=0.6安。所以電阻R2的阻值（3）因為電流對電阻Rl做的功，對電阻R2做的功W2。所以，即，解得W290焦。典型習(xí)題1判斷電燈亮度的主要依據(jù)是（ ）A額定功率。 B實際功率。 C電壓。 D電流。2下列家用電器正常工作相同時間，消耗電能最多的是（ ）A臺燈。 B電視機。 C空調(diào)。 D冰箱。3一只lOV5W的甲燈和一只6V18W的乙燈串聯(lián)后接入電路中，兩燈均能發(fā)光，比較它們的實際電功率(不考慮燈絲電沮隨溫度的變化)，則( ) A甲燈大些 B乙燈大些 C兩燈一樣大 D無法確定 4標(biāo)有220VlOOWllOVlO0W”36V1OOW字樣的三盞電燈，并聯(lián)接在1lOV電路中試比較它們持續(xù)發(fā)光時的亮度是( ) A220VlOOW最亮 B1lOVlOOW最亮 C36V1OOW最亮 D三盞燈一樣亮 5.把R1、R2兩電阻并聯(lián)后接人電路，若R1R2在相同時間內(nèi)消耗的電能分別為W1和W2則( ) AW1W2 B.W1W2， CW1=W2 D無法判定 6把標(biāo)有220V100W和220V4OW字樣的兩個燈泡串聯(lián)接在220V的電路中，下列說法中正確的是( ) AlOOW燈泡比40W燈泡亮 B220V4OW比220VlOOW燈泡兩端的電壓高 C通過1OOW燈泡的實際功率大于它的額定功率 D，40W燈泡的實際功率大于它的額定功率 7有兩盞額定電壓相同的燈泡，它們的燈絲電阻分別是R1、R2(R1R2)，下列說法中正確的是( ) A根據(jù)p=U2/I知道第一盞燈的額定功率大 B根據(jù)P=I2R知道，第二盞燈的額定功率大 C根據(jù)p=UI不知道通過燈的電流值，不能確定額定功率的大小D以上三種說法都不正確 636V6OW和36V25W的兩只燈泡，串聯(lián)在36V的電路上，則( ) A都不能正常發(fā)光，60W的燈泡較亮 B都能正常發(fā)光 C都不能正常發(fā)光，25W的燈泡較亮 D無法比較 8.將標(biāo)有6V3W和3V075W字樣的甲、乙兩個小燈泡連人電路后，若兩燈均能發(fā)光，則( ) A串聯(lián)時，甲燈比乙燈亮 B串聯(lián)時，甲燈和乙燈一樣亮 C并聯(lián)時，甲燈比乙燈亮 D并聯(lián)時，乙燈比甲燈亮 9如圖所示的電路中，電源電壓保持不變變阻器滑片p 滑到C點時，電壓表示數(shù)為4V，燈L正常發(fā)光;當(dāng)滑片p滑到b點時，電壓表示數(shù)為8V已知燈L的電阻值為40n;電阻Rab=4Rac，則燈L的額定功率是( ) Al6W B8W C4W D2W 10標(biāo)有l(wèi)2Vl8W和24V36W的燈泡各一只，串聯(lián)后接人36V的電路上，那么兩只( ) A亮度相同 B電壓相等 C都要燒毀 D都正常發(fā)光 ， 11在圖8-34（a）所示的電路中，電源電壓為18伏且不變，電阻R1為15歐，滑動變阻器R2上標(biāo)有“50 2A”的字樣。閉合電鍵S后，移動變阻器的滑片P，（a） （b）AR1PR2SV圖8-34（1） 求：電流表A最大的示數(shù)I。（2） 求：電阻R1消耗的最大功率P1。（3） 當(dāng)電壓表V的示數(shù)如圖8-34（b）所示時，求：此時變阻器連入電路中的電阻R2。12.某校實驗室新進了一種精密的電學(xué)實驗儀器，某小組同學(xué)決定利用這種精密的實驗儀器探究小燈泡的亮暗與哪些因素有關(guān)系，他們做了如下猜想：A：燈泡兩端的電壓越大，燈泡越亮；B：燈泡兩端的電壓相同時，通過燈泡的電流越小，燈泡越暗；為了驗證上述猜想是否正確，該小組的同學(xué)設(shè)計了如圖15所示的實驗電路。他們按設(shè)計實驗方案測量并記錄了有關(guān)數(shù)據(jù)，同時記錄了有關(guān)實驗現(xiàn)象（“”的數(shù)量越多表明燈泡越亮，“”的數(shù)量相同表明燈泡的亮暗相同）。下表是該組同學(xué)記錄的在實驗中測量的數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象。燈 泡實驗序號U（伏特）I（安培）燈泡的亮暗程度甲11.00.20 22.00.30 33.00.36 乙42.00.10 53.00.20 64.00.27 丙74.00.05 85.00.12 96.00.18 （1）通過分析比較表中的實驗序號為_的幾組數(shù)據(jù)，可以驗證猜想_（選填“A”或“B”）是正確的；通過分析表中實驗序號為_的一組數(shù)據(jù)，可以驗證猜想_（選填“A”或“B”）是錯誤的；（2）進一步綜合分析表中的數(shù)據(jù)及觀察到的實驗現(xiàn)象，他們還能歸納出：（a）分析比較實驗序號1、4、7或2、5、8或3、6、9中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可初步得出：_，燈泡亮暗程度相同；（b）分析比較實驗序號1、4、7和2、5、8和3、6、9中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可初步得出：_，燈泡越亮。13用電器是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的器件，在下列用電器中利用電能轉(zhuǎn)化為機械能的是（ ）A電風(fēng)扇。 B電燈泡。 C電飯鍋。 D電視機。14某家用電能表的表盤上標(biāo)有“600r/kWh”的字樣，在電路中只接入一個用電器且正常工作時，電能表轉(zhuǎn)盤在1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)了10轉(zhuǎn)，則該用電器的額定功率是（ ）A3600瓦 B1000瓦 C500瓦 D100瓦15現(xiàn)有兩個白熾燈甲和乙，分別是“220V 15W”和“220V 40W”的規(guī)格，某同學(xué)分別用下面的方法區(qū)別出甲和乙兩燈。（1）他仔細觀察了兩燈燈絲，發(fā)現(xiàn)甲燈的燈絲細而長，而乙燈的燈絲粗而短，則“220V 15W”規(guī)格的燈是_燈。（2）將兩燈分別接在220伏電壓上，則發(fā)光較亮的燈是_燈。（3）如果將甲、乙兩個白熾燈串聯(lián)后接在220伏的電壓上，則發(fā)光較亮的燈_燈。圖8-5216.在圖8-52所示的電路中，R1的阻值為20歐，滑動變阻器R2標(biāo)有“20歐，1安”的字樣，電壓表有“03伏、015伏”兩個量程，電流表有“00.6安、03安”兩個量程。移動滑動變阻器的滑片p至最左端，閉合電鍵S，電流表示數(shù)為0.3安。求：（1）電源電壓。（2）移動滑動變阻器的滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為0.2安時，電阻R1消耗的電功率。（3）現(xiàn)有三個定值電阻，分別為4歐、6歐和11歐，設(shè)想從中選擇一個電阻來替換R1，要求閉合電鍵S，在移動滑動變阻器滑片p的過程中，兩電表指針分別能達到某量程的滿刻度，且電路能正常工作。應(yīng)選用 歐的電阻代替電阻R1。通過計算求出滿足題目要求滑動變阻器R2的使用范圍。R2ASV2R1V1圖8-5417.在圖8-54所示的電路中，電源電壓為18伏，定值電阻R1的阻值為12歐，閉合電鍵S，電流表的示數(shù)為0.45安。求：電阻R1兩端的電壓；電阻R2消耗的電功率；現(xiàn)有三個滑動變阻器，A：20歐 2安；B：100歐 2安；C：150歐 1安，請選擇其中一個替換定值電阻R1或R2。要求：閉合電鍵S，移動滑動變阻器的滑片，在保證各元件都能正常工作的情況下，電路中電流的變化量最大。第一，為滿足上述要求，應(yīng)選用滑動變阻器 （選填“A”或“B”或“C”）替換定值電阻 （選填“R1”或“R2”）。第二，算出電路中電流的最大變化量 I。 18.在圖8-55所示的電路中，電源電壓為6伏且保持不變，電阻R1的阻值為5歐，滑動變阻器R2上標(biāo)有“20 2A”字樣。閉合電鍵S后，電流表A的示數(shù)為0.4安。圖8-55（1）求電阻R2連入電路的電阻。（2） 求此時電路消耗的總電功率。（3） （3）現(xiàn)有一個電壓表，要求將“50 1A”或“100 1A”的滑動變阻器替換R2，使移動變阻器滑片P的過程中，電壓表示數(shù)的變化量最大。選擇：電壓表應(yīng)并聯(lián)在_兩端（選填：“R1”、“R2”、“R1或R2”）。選擇最大阻值為_歐的滑動變阻器替換R2。求出：電壓表示數(shù)的最大變化量U。（保留兩位小數(shù)）19.在圖8-56所示的電路中，電源電壓為3伏且保持不變，電阻R的阻值為10歐。電流表03安量程擋損壞。（1）求閉合電鍵S后電流表A的示數(shù)I。（2）求電阻R消耗的電功率P。（3）現(xiàn)有“20 2A”、“5 3A”的滑動變阻器兩個，請選擇一個接入電路a、b、c、d中的某兩點，要求：電鍵S閉合前、后電流表示數(shù)的變化量DI最大。圖8-56RSAabcd選擇：將變阻器_接入電路中_兩點間，使變阻器接入電路的電阻值為_歐。求出：電鍵閉合前、后，電流表示數(shù)的最大變化量DI。圖6-520徐匯 小佳同學(xué)做“用電流表、電壓表測電阻”實驗，實驗器材齊全且完好，電源電壓保持不變。小佳正確串聯(lián)實驗器材，并將變阻器的滑片放置于一端，然后將電壓表并聯(lián)在電路中。閉合電鍵后，兩電表的示數(shù)如圖6-5所示。接著移動變阻器的滑片，觀察到電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)始終不變。經(jīng)思考，小佳重新正確連接電路，操作步驟正確。閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)兩電表指針?biāo)傅目潭热耘c圖6-5所示一致。移動變阻器的滑片，當(dāng)滑片位于中點位置時，電流表的示數(shù)為0.20安。繼續(xù)移動變阻器的滑片到另一端時，電流表的示數(shù)為0.58安。請根據(jù)小佳同學(xué)實驗過程中觀察到的現(xiàn)象填寫實驗表格（注意：請?zhí)顚懺诖痤}紙上的表格中，電阻計算精確到0.1歐）。 物理量實驗序號電壓(伏)電流(安)電阻(歐)120.2030.5821. U1= IR1=0.45安12歐=5.4伏 P2=U2I=（UU1）I=（18伏5.4伏）0.45安=5.67瓦 B； R2 IM=1.25安 Im=0.25安 I=1安 22.（1）R2=（U/I）R1=(6伏/0.4安)5歐=10歐（2）P=UI=6伏0.4安=2.4瓦（3）R1或R2； 100；由題意得滑動變阻器接入電路的電阻最小為1歐，最大為100歐U=6伏100歐/（100+5）歐6伏1歐/（1+5）歐=4.71伏。23.（1）IU/R3伏/10歐0.3安 （2）PUI3伏0.3安0.9瓦（3）“20 2A”；a、d；10；R總（RR）/（RR）（10歐