人教版第八章电功率备考提纲
一、电能
1、电能:用家电工作用的过程就是把电能转化为其它方式能的过程,消耗多少电能就转化为多少其它方式的能。单位是焦耳,常用的单位还有kW·h,1kW·h=3.6×106J。
2、电功:电压所做的功。用家电消耗电能的过程就是电压做功的过程。电压做了多少功,用家电就消耗了多少电能。电压做功的多少与电路两端的电流的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电压在一段电路上做的功跟这段电路两端的电压、电路中的电压和通电时间成反比,即W=UIt。
电功估算公式:W=Pt=UIt。推论公式:W=I2Rt=U2t/R,(只适用于纯内阻电路);W=UQ。
电功的单位:J、kW·h。
3、电能表:电能表是检测电功的仪表,即检测用家电在一段时间内消耗电能多少的仪表。
电能表的读数方式:电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能,单位是kW·h。表盘上最左侧一位数字是小数点后的数字。
二、电功率:
1、电功率的数学意义:表示用家电消耗电能(电压做功)快慢的数学量。
2、定义:用家电在单位时间内所消耗的电能。或电压在单位时间内所做的功。
3、单位:瓦特(W),常用单位还有kW。
4、公式:P=W/t=UI。P=W/t可用于估算电功率,也可以用于估算其它功率,是估算功率的通用公式。P=UI只能用于估算电功率,将欧姆定理I=U/R代入,还可以得到P=U2/R、P=I2R等推论公式。
注意:P=UI是估算电功率普遍适用的公式,在纯内阻电路中,P=UI与P=U2/R、P=I2R都可以拿来估算电功率;而在非纯内阻电路中,只能用P=UI估算电功率。
5、额定功率:
①额定电流:用家电正常工作时的电流。
②额定功率:用家电在额定电流下工作时的功率。即用家电标牌上标的用家电的功率。
③额定电压:用家电在额定电流下正常工作时的电压。用家电标牌上注明的电压值就是用家电的额定电压。
④实际电流:用家电实际工作时加在用家电两端的电流。
⑤实际功率:加在用家电上的实际电流所对应的功率。
8实际功率和额定功率的关系:
若U实>U额,则P实>P额,用家电不能正常工作,严重时会影响用家电的使用寿命,甚至会烧毁用家电。
若U实=U额,则P实=P额,用家电正常工作。
若U实额,则P实
额,用家电不能正常工作。
注意:小灯泡的色温是由其实际功率决定的。
9、测量电功率的几种方式
⑴根据公式P=UI,用电流表、电流表分别测出用家电的电流、电流,即可求出用家电的功率。
⑵根据公式P=W/t,用电能表测出家庭电路中某段时间内用家电消耗的电能,用停表测出对应的时间,就可以用公式P=W/t估算出用家电的功率。
⑶如果只有电流表,没有电压表,须要一个已知电阻的阻值R0和用家电串联。
①如图所示1,用电流表测出R0不同意见的电流U0,则可知道通过内阻R0的电压I0=U0/R0,按照串联电路的特性,通过用家电R的I和通过内阻R0的电压I0相等,即I=I0,再借助公式P=UI就可求出用家电的功率。
②如图所示2,用电流表测出R不同意见的电流U1和电路的总电流U,则可知道通过R0的电压I0=(U-U1)/R0,按照串联电路的特性,用家电的I=I0,再用公式P=U1I即或求出用家电的功率。
⑷如果只有电压表,没有电流表,须要一个已知电阻的阻值R0和用家电并联。
①如图所示3,用电压表分别测出通过R、R0的电压I、I0,则可知内阻R0两端的电流U0=I0R0,按照并联电路的特性,用家电和内阻两端的电流相等,即U=U0,再用公式P=UI就可求出用家电的功率。
②如图所示4,用电压表分别测出电路的总电压I和R大道的电压I1,按照并联电路的特性和欧姆定理可求出阻值R0不同意见的电流U'=(I-I1)R0,按照并联电路的特性,用家电和内阻两端的电流相等,即U=U',再用公式P=UI1就可求出用家电的功率。
10、利用用家电标牌求正常工作时的功率、电阻和电压
①已知U额、I额则P额=U额I额;R=U额/I额②已知U额、P额则I额=P额/U额;R=U额2/P额
三、测量小灯泡的电功率。
1、实验目的:检测的额定功率和小灯泡在不同电流下的电功率。
2、实验原理:按照电功率的公式P=UI,测出小灯泡两端的电流和通过小灯泡的电压,就可以估算出小灯光的电功率。
3、实验电路图:
4、实验器材:电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一,导线若干。
5、实验步骤:①按电路图联接好电路。②闭合开关,调节滑动变阻器电功率的单位名称,让小灯泡两端的电流达到它的额定电流,记下此时电压表的读数。并观察小灯泡的色温。③调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电流高于和稍低于它的额定电流,观察小灯泡的色温,记下两次电压表的读数。
④利用公式P=UI估算灯泡的额定电功率的不在额定电流下的实际功率。
6、实验结果:测出小灯泡的额定功率,得到消耗的电功率越大,小灯泡就越亮这一规律,灯泡照度取决于其在电路中消耗的实际功率。
说明:“伏安法”测内阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电压和部份电路两端的电流,但后者是为了多次检测求平均值使检测更确切,前者是为了让小灯泡两端的电流高于、等于和低于其额定电流,以观察比较三种情况下小灯泡的照度,从比较暗到正常发光再到非常亮的变化。
四、电和热
1电压的热效应:电压通过导体时电能转化为热的现象。
2、电流形成的热量与阻值的关系:在电压和通电时间相同时,导体的内阻越大电压形成的热量越多。在内阻和通电时间一定时,电压越大,电压形成的热量越多。
3、焦耳定理:
①内容:电压通过导体形成的热量跟电压的二次方成反比,跟导体的内阻成反比,跟通电时间成反比。②公式:Q=I2Rt③对于任何电路都可以用Q=I2Rt估算。在纯内阻电路中Q=W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt。串、并联电路中放出的总热量Q=Q1+Q2+…+Qn。
焦耳定理与电功的关系:在纯内阻电路中W=Q,表明电压做的功全部转化为内阻的内能;在非纯内阻电路中W>Q,表明电压做的功只有一部份转化为内能,另一部份电能转化为其它方式的能,估算非纯内阻电路中通过导体转化为内能的部份只能用Q=I2Rt
4、电热功率的估算:P热=I2R,电能转化为热时的发热功率即电压通过导体时形成热量的功率跟导体中电流的平方成反比,跟导体的内阻成反比。
5、电热的借助—电热器:电热器的主要部份是发热体,发热体由内阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点:清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以便捷地控制和调节体温。
6、电热的避免:电热会使用家电体温过低影响用家电的工作、使用寿命甚至损毁用家电。笔记本、电视、电动机等许多用家电上都有散热设备,就是为了避免电热的破坏。
五、电功率与安全用电
1、电流I与用家电电功率P的关系:I=P/U。家庭电路中的电流是一定的,用家电的电功率越大,电路中的电压越大。为了避免同时使用的用家电总功率过大,如需添置大功率的用家电时,应先估算一下降低用家电后电路的电压,看电路的总电压是否超过供电电路和电能表容许的最大电压。
3、家庭电路中电流过大的缘由:过载,即用家电总功率太大;漏电。
4、保险丝:保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电压过大时,按照P=I2R,电压在保险丝上的发热功率大,保险丝的气温下降,达到熔点而熔断,切断电路保护电路的安全。
保险丝越粗其额定电压和熔断电压越大。选用保险丝时电功率的单位名称,其额定电压应等于或则稍小于电路的额定电压,过粗的保险丝不能起到保险作用,过细的保险丝接入电路用家电不能正常工作。决不能用铜线或铁丝取代保险丝。
5、测电笔:
①作用:辨识火线和零线
②使用方式:用手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电缆线或与电缆线相联接的导体时,假若氖管发光,表示接触的是火线。
③判别简单的电路故障的方式:当电路发生故障时,用家电通常不能工作,用测电笔检测插头,假如两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光,则表明支路中零线断路;假如接触时两孔都不能使氖管发光,则表明火线断路。
六、串、并联电路的特性
串联电路
并联电路
电路图
电压
电压处处相等I=I1=I2=…=In
支路电压等于各大道电压之和,I=I1+I2+I3+…+In。电压分配:通过各大道的电压跟大道上的内阻成正比,即:
I1:I2=R2:R1
电流
两端的总电流等于各部份电路两端的电流之和。即:U=U1+U2+…+Un。电流分配:加在各导体两端的电流跟导体的内阻成反比,即
U1:U2=R1:R2
两端的电流与各大道两端的电流相等。即:U=U1=U2=Un。
内阻
总内阻等于各串联导体内阻之和,即:R=R1+R2+…+Rn
总内阻的倒数等于各大道中电阻的倒数之和,即:1/R=1/R1+1/R2+…+1/R
电功(不管是串联电路还是并联电路,电压所做的总功都等于各部份用家电电压所做功之和。即:W总=W1+W2)
电压通过各内阻所做的功与它们的内阻成反比。
即:W1:W2=R1:R2
电压通过各内阻所做的功与它们的内阻成正比。
即:W1:W2=R2:R1
电功率(不管是串联电路还是并联电路,总功率都等于各用家电功率之和。
即:P总=P1+P2)
各用家电的电功率与它们的内阻成反比。
即:P1:P2=R1:R2
各用家电的电功率与它们的内阻成正比。
即:P1:P2=R2:R1
电热(不管是串联电路还是并联电路,电压所形成的总热量都等于电压通过各部份用家电所形成的热量之和。即:Q总=Q1+Q2)
电压通过各用家电啼生的热量与它们的内阻成反比。即:Q1:Q2=R1:R2
电压通过各用家电形成的热量与它们的内阻成正比。即:Q1:Q2=R2:R1