电功与电能讲义.doc

电功、电功率、电能。1电功。（1） 电流通过用电器所做的功叫做电功。电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。（2） 国际单位：焦（J）。（3）计算公式：WUItUQ。2电功率。（1）物理意义：反映电流做功快慢的物理量。（2）定义：电流所做的电功与做功时间的比值。（3）国际单位：瓦（W）。（4）计算公式：。（5）常用公式：。（6）额定功率和实际功率。额定电压：用电器正常工作时的电压值为额定电压；额定电压也是用电器上标着的电压。例如：我国家庭电路的电压为220伏，家用电器的额定电压一般为220伏。 额定功率：用电器在额定电压下的功率值为额定功率；也就是用电器上标着的电功率为额定电功率。例如：家庭用普通照明的白炽灯泡在电功率15瓦60瓦之间，电饭锅的电功率在350瓦1350瓦之间，家用电冰箱的电功率在100瓦140瓦之间，空调机的电功率在1500瓦2500瓦之间。实际功率：当加在用电器两端的电压不等于额定电压时，用电器的功率为实际功率。实际功率等于用电器两端实际电压与通过用电器实际电流的乘积。图8-14 电能表表盘3电能。（1）定义：表示电流做多少功的物理量，物理意义同电功。（2）计算公式：WPt。（3）国际单位：“千瓦时（kWh）”或“度”。1千瓦时1度电3.6106焦。（4）测量仪器：电能表。如图8-14所示，注意最后一位是小数位。“220V5A”表示：额定电压为220V，允许长时间通过的最大电流为5A；“3000r/kWh”表示每消耗1千瓦时的电能，电能表的转盘将转过3000圈。若用该电能表测量某个用电器的功率：只让该用电器工作，记下在时间t（时）内，电能表转盘转过的转数N，则用电器消耗的电能，功率（千瓦）PW/t。（5）电能的获得。电池：化学能转化为电能。太阳能（硅光）电池：太阳能转化为电能。发电机：机械能转化为电能。电能属于二次能源。（6）电能的输送：电能要通过高压输电线路输送。例8-14：某导体两端电压为2伏，通过它的电流为0.2安，10秒内通过该导体横截面的电荷量为_库，电流做功为_焦。一盏10瓦的LED日光灯亮度比一盏40瓦的传统日光灯还要亮，若它们都耗电1千瓦时，LED日光灯与传统日光灯相比，可多正常发光_小时。【解析】10秒内通过该导体横截面的电荷量QIt0.2安10秒=2库，电流做功WUQ=2伏2库=4焦。节能灯与白炽灯相比，可多发光时间tW/P1W/P2=1千瓦时/0.01千瓦1千瓦时/0.04千瓦100时25时75时，如果选用国际单位，则计算要麻烦得多。【答案】2；4；75。例8-15：分别标有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 40W”字样的三个白炽灯，它们各自在额定电压下使用时（ ）A“220V 25W”最亮。 B“36V 40W”最亮。C“110V 25W”最亮。 D三个灯泡一样亮。【解析】解此题首先明确三个知识点：灯泡的铭牌上标有灯泡正常工作时的电压是额定电压。标有的功率是额定电压下的功率是额定功率。灯泡的亮暗取决于灯泡的实际电功率。灯泡实际电压大于额定电压时，实际功率大于额定功率；实际电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率；实际电压小于额定电压时，实际功率小于额定功率。标有“220V 25W”，“110V 25W”，“36V 40W”字样的三个白炽灯，它们各自在额定电压下使用时，实际功率分别等于额定功率，是25W；25W；40W。所以“36V 40W”最亮。【答案】B。例8-16：在图8-15（a）所示的电路中，电源电压为6伏且保持不变，电阻R1的阻值为30欧。闭合电键S，电流表的示数如图8-15(b)所示。图8-15 求通过电阻R1的电流I1。 求电阻R2的阻值。 若一段时间内电流对电阻R1做的功为30焦，求这段时间内电流对电阻R2做的功W2。【解析】（1）闭合电键S，两电阻并联，根据公式IU/R可求通过电阻R1的电流。（2）从电流表上可以读出总电流的大小，总电流减去通过电阻R1的电流就是通过电阻R2的电流，根据公式R=U/I可求电阻R2的阻值。（3）已知做功时间相同，电阻两端的电压相同，根据公式可求出这段时间内电流对电阻R2做的功W2。【答案】（1）通过电阻Rl的电流（2）已知通过电阻Rl的电流，可知电流表的量程为03安，所以示数为I=0.8安，通过电阻R2的电流I2I-I10.8安0.2安=0.6安。所以电阻R2的阻值（3）因为电流对电阻Rl做的功，对电阻R2做的功W2。所以，即，解得W290焦。典型习题1判断电灯亮度的主要依据是（ ）A额定功率。 B实际功率。 C电压。 D电流。2下列家用电器正常工作相同时间，消耗电能最多的是（ ）A台灯。 B电视机。 C空调。 D冰箱。3一只lOV5W的甲灯和一只6V18W的乙灯串联后接入电路中，两灯均能发光，比较它们的实际电功率(不考虑灯丝电沮随温度的变化)，则( ) A甲灯大些 B乙灯大些 C两灯一样大 D无法确定 4标有220VlOOWllOVlO0W”36V1OOW字样的三盏电灯，并联接在1lOV电路中试比较它们持续发光时的亮度是( ) A220VlOOW最亮 B1lOVlOOW最亮 C36V1OOW最亮 D三盏灯一样亮 5.把R1、R2两电阻并联后接人电路，若R1R2在相同时间内消耗的电能分别为W1和W2则( ) AW1W2 B.W1W2， CW1=W2 D无法判定 6把标有220V100W和220V4OW字样的两个灯泡串联接在220V的电路中，下列说法中正确的是( ) AlOOW灯泡比40W灯泡亮 B220V4OW比220VlOOW灯泡两端的电压高 C通过1OOW灯泡的实际功率大于它的额定功率 D，40W灯泡的实际功率大于它的额定功率 7有两盏额定电压相同的灯泡，它们的灯丝电阻分别是R1、R2(R1R2)，下列说法中正确的是( ) A根据p=U2/I知道第一盏灯的额定功率大 B根据P=I2R知道，第二盏灯的额定功率大 C根据p=UI不知道通过灯的电流值，不能确定额定功率的大小D以上三种说法都不正确 636V6OW和36V25W的两只灯泡，串联在36V的电路上，则( ) A都不能正常发光，60W的灯泡较亮 B都能正常发光 C都不能正常发光，25W的灯泡较亮 D无法比较 8.将标有6V3W和3V075W字样的甲、乙两个小灯泡连人电路后，若两灯均能发光，则( ) A串联时，甲灯比乙灯亮 B串联时，甲灯和乙灯一样亮 C并联时，甲灯比乙灯亮 D并联时，乙灯比甲灯亮 9如图所示的电路中，电源电压保持不变变阻器滑片p 滑到C点时，电压表示数为4V，灯L正常发光;当滑片p滑到b点时，电压表示数为8V已知灯L的电阻值为40n;电阻Rab=4Rac，则灯L的额定功率是( ) Al6W B8W C4W D2W 10标有l2Vl8W和24V36W的灯泡各一只，串联后接人36V的电路上，那么两只( ) A亮度相同 B电压相等 C都要烧毁 D都正常发光 ， 11在图8-34（a）所示的电路中，电源电压为18伏且不变，电阻R1为15欧，滑动变阻器R2上标有“50 2A”的字样。闭合电键S后，移动变阻器的滑片P，（a） （b）AR1PR2SV图8-34（1） 求：电流表A最大的示数I。（2） 求：电阻R1消耗的最大功率P1。（3） 当电压表V的示数如图8-34（b）所示时，求：此时变阻器连入电路中的电阻R2。12.某校实验室新进了一种精密的电学实验仪器，某小组同学决定利用这种精密的实验仪器探究小灯泡的亮暗与哪些因素有关系，他们做了如下猜想：A：灯泡两端的电压越大，灯泡越亮；B：灯泡两端的电压相同时，通过灯泡的电流越小，灯泡越暗；为了验证上述猜想是否正确，该小组的同学设计了如图15所示的实验电路。他们按设计实验方案测量并记录了有关数据，同时记录了有关实验现象（“”的数量越多表明灯泡越亮，“”的数量相同表明灯泡的亮暗相同）。下表是该组同学记录的在实验中测量的数据和观察到的现象。灯 泡实验序号U（伏特）I（安培）灯泡的亮暗程度甲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）通过分析比较表中的实验序号为_的几组数据，可以验证猜想_（选填“A”或“B”）是正确的；通过分析表中实验序号为_的一组数据，可以验证猜想_（选填“A”或“B”）是错误的；（2）进一步综合分析表中的数据及观察到的实验现象，他们还能归纳出：（a）分析比较实验序号1、4、7或2、5、8或3、6、9中的数据及观察到的现象，可初步得出：_，灯泡亮暗程度相同；（b）分析比较实验序号1、4、7和2、5、8和3、6、9中的数据及观察到的现象，可初步得出：_，灯泡越亮。13用电器是将电能转化为其他形式能的器件，在下列用电器中利用电能转化为机械能的是（ ）A电风扇。 B电灯泡。 C电饭锅。 D电视机。14某家用电能表的表盘上标有“600r/kWh”的字样，在电路中只接入一个用电器且正常工作时，电能表转盘在1分钟内转了10转，则该用电器的额定功率是（ ）A3600瓦 B1000瓦 C500瓦 D100瓦15现有两个白炽灯甲和乙，分别是“220V 15W”和“220V 40W”的规格，某同学分别用下面的方法区别出甲和乙两灯。（1）他仔细观察了两灯灯丝，发现甲灯的灯丝细而长，而乙灯的灯丝粗而短，则“220V 15W”规格的灯是_灯。（2）将两灯分别接在220伏电压上，则发光较亮的灯是_灯。（3）如果将甲、乙两个白炽灯串联后接在220伏的电压上，则发光较亮的灯_灯。图8-5216.在图8-52所示的电路中，R1的阻值为20欧，滑动变阻器R2标有“20欧，1安”的字样，电压表有“03伏、015伏”两个量程，电流表有“00.6安、03安”两个量程。移动滑动变阻器的滑片p至最左端，闭合电键S，电流表示数为0.3安。求：（1）电源电压。（2）移动滑动变阻器的滑片P，当电流表示数为0.2安时，电阻R1消耗的电功率。（3）现有三个定值电阻，分别为4欧、6欧和11欧，设想从中选择一个电阻来替换R1，要求闭合电键S，在移动滑动变阻器滑片p的过程中，两电表指针分别能达到某量程的满刻度，且电路能正常工作。应选用 欧的电阻代替电阻R1。通过计算求出满足题目要求滑动变阻器R2的使用范围。R2ASV2R1V1图8-5417.在图8-54所示的电路中，电源电压为18伏，定值电阻R1的阻值为12欧，闭合电键S，电流表的示数为0.45安。求：电阻R1两端的电压；电阻R2消耗的电功率；现有三个滑动变阻器，A：20欧 2安；B：100欧 2安；C：150欧 1安，请选择其中一个替换定值电阻R1或R2。要求：闭合电键S，移动滑动变阻器的滑片，在保证各元件都能正常工作的情况下，电路中电流的变化量最大。第一，为满足上述要求，应选用滑动变阻器 （选填“A”或“B”或“C”）替换定值电阻 （选填“R1”或“R2”）。第二，算出电路中电流的最大变化量 I。 18.在图8-55所示的电路中，电源电压为6伏且保持不变，电阻R1的阻值为5欧，滑动变阻器R2上标有“20 2A”字样。闭合电键S后，电流表A的示数为0.4安。图8-55（1）求电阻R2连入电路的电阻。（2） 求此时电路消耗的总电功率。（3） （3）现有一个电压表，要求将“50 1A”或“100 1A”的滑动变阻器替换R2，使移动变阻器滑片P的过程中，电压表示数的变化量最大。选择：电压表应并联在_两端（选填：“R1”、“R2”、“R1或R2”）。选择最大阻值为_欧的滑动变阻器替换R2。求出：电压表示数的最大变化量U。（保留两位小数）19.在图8-56所示的电路中，电源电压为3伏且保持不变，电阻R的阻值为10欧。电流表03安量程挡损坏。（1）求闭合电键S后电流表A的示数I。（2）求电阻R消耗的电功率P。（3）现有“20 2A”、“5 3A”的滑动变阻器两个，请选择一个接入电路a、b、c、d中的某两点，要求：电键S闭合前、后电流表示数的变化量DI最大。图8-56RSAabcd选择：将变阻器_接入电路中_两点间，使变阻器接入电路的电阻值为_欧。求出：电键闭合前、后，电流表示数的最大变化量DI。图6-520徐汇 小佳同学做“用电流表、电压表测电阻”实验，实验器材齐全且完好，电源电压保持不变。小佳正确串联实验器材，并将变阻器的滑片放置于一端，然后将电压表并联在电路中。闭合电键后，两电表的示数如图6-5所示。接着移动变阻器的滑片，观察到电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数始终不变。经思考，小佳重新正确连接电路，操作步骤正确。闭合电键后，发现两电表指针所指的刻度仍与图6-5所示一致。移动变阻器的滑片，当滑片位于中点位置时，电流表的示数为0.20安。继续移动变阻器的滑片到另一端时，电流表的示数为0.58安。请根据小佳同学实验过程中观察到的现象填写实验表格（注意：请填写在答题纸上的表格中，电阻计算精确到0.1欧）。 物理量实验序号电压(伏)电流(安)电阻(欧)120.2030.5821. U1= IR1=0.45安12欧=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欧=10欧（2）P=UI=6伏0.4安=2.4瓦（3）R1或R2； 100；由题意得滑动变阻器接入电路的电阻最小为1欧，最大为100欧U=6伏100欧/（100+5）欧6伏1欧/（1+5）欧=4.71伏。23.（1）IU/R3伏/10欧0.3安 （2）PUI3伏0.3安0.9瓦（3）“20 2A”；a、d；10；R总（RR）/（RR）（10欧10欧）/（10欧10欧）5欧DIU/R总3伏/5欧0.6安24. 相同；不同；得出普遍规律；（多次测量取平均值，）减小误差。25. 断开；并联；量程；并联电路各支路两端的电压相等。26.（1）一个电压表测电源电压、一个电压测滑动变阻器两端的电压（2）由于U额UU滑2伏，所以两电压表示数为U4.5伏；U滑2.5伏由I额P额/U额可得：I额最小0.2安；I额最大0.6安当变阻器为“10 1.5A”时，I额I滑U滑/R滑0.5安 此时P额U额I额1瓦当变阻器为“20 2A”时，I额I滑U滑/R滑0.25安 此时P额U额I额0.5瓦当变阻器为“50 1A”时，I额I滑U滑/R滑0.1安，所以不可能