本节编撰思路
本节在热学量、电路联接形式、电路相关规律的基础上,进一步学习电路中能量的转化问题,进一步完善建立能量的观念。
电功和电功率的概念构建时多与机械功和功率相类比,展现类比的方式。
通过电功与电热的比较,明晰纯内阻电路与非纯内阻电路的区别,理解各公式的意义与适用条件。将额定功率与实际功率相比较,理解二者的区别与联系。
正文剖析
电熨斗是一个常见的家用家电,也是一个电热设备。
此处的“大家谈”活动,也可以让中学生搜集屋内的家电标牌上的标示信息在课堂上交流。
示例1可让中学生熟悉电功率公式的使用,了解生活中常用的电能单位。
示例2让中学生通过具体的运算了解额定功率与实际功率的区别。
示例3让中学生了解非纯内阻电路的电功率的运算,因而更好地理解输入功率、热功率、输出功率的含意。
问题与思索剖析
1.参考答案:①功率的定义式,适用于任何功率的估算②功率的估算式,适用于力做功的功率估算③电功率的定义式,电功率的估算均适用④⑤热功率的估算式,仅适用于纯内阻电路发热功率的估算。
命题意图:加深对各公式的理解。
主要素质与水平:能量观念(Ⅰ);科学论证(Ⅱ);科学本质(Ⅰ)。
2.参考答案:R=U2t/W=2202×1800÷(1.452×106)Ω=60Ω。
命题意图:熟悉电功公式的使用。
主要素质与水平:能量观念(Ⅰ);模型建构(I);科学推理(Ⅱ)。
3.参考答案:W输入=UIt=220×32×20×60J=8.448×106J,W热=I2Rt=322×0.5×20×60J=6.144×105J,W机=W输入–W热=7.8336×106J。
命题意图:非纯内阻电路的估算。
主要素质与水平:能量观念(Ⅱ);模型建构(Ⅱ);科学推理(Ⅱ)。
4.参考答案:约为2次。N=W/P·t=3.6×106÷180÷420=47.9,n=N/24≈2。
命题意图:将学到的知识应用于实际生活。
主要素质与水平:能量观念(Ⅰ);模型建构(Ⅰ);科学推理(Ⅰ);社会责任(Ⅰ)。
5.参考答案:(1)该充电宝的能量为50W·h,所以可以携带。
(2)14.2h
命题意图:按照所学知识看懂身边常用家电技术参数的含意,养成安全意识。

主要素质与水平:模型建构(Ⅰ);科学推理(Ⅱ);科学论证(Ⅱ);社会责任(Ⅱ)。
资料链接
直流电动机的基本结构、功率和效率
直流电动机是将电能转化为机械能的旋转机械装置。在生产、工业领域主要运用的是交流电动机,但因为直流电动机有较好的启动和调速性能,常被用在对启动和调速有较高要求的场合,如煤矿绞车、高速扶梯、电动车辆等。
直流电动机由转子和定子两部份组成,结构如图14所示。转子是指直流电动机工作时静止不动的部份,主要包括主磁体、换向极、电刷、机座、端盖和轴承等。定子则是指直流电动机的运动部份,它是形成感应电动势及电磁力矩,进而实现能量转化的重要部份,因而又被称为定子,由转轴、电枢铁芯、电枢定子、换向器等组成。
主磁体是拿来在电动机中形成磁场的,结构如图15所示,包括极心和极掌两部份,极心上有电枢定子,极掌为其下方扩大部份,拿来使马达空气隙中磁感应硬度分布最为合适。
定子铁芯为圆锥形电功和电功率教学视频,表面有槽,定子定子通常由铜丝绕成,包上绝缘后嵌入定子铁芯的槽中。
为了明晰电动机中换向器与导轮的作用,我们将直流电动机的主磁体和励磁定子等部份进行简化,结构如图16所示,电枢A、B与换向器相联接,电压在定子定子中的电压流向为a→b→f→d,因而形成顺秒针的电磁力矩,当ab边和cd边旋转超过与中轴在同一个水平面后,电枢A将与换向器2联接,定子定子中的电压转变方向,并且形成的电磁力矩不变,使其继续转动。所以,换向器的作用就是改变励磁定子中的电压,使电磁力维持定子的转动。
另外,当栅极在磁场中转动时,依据电磁感应,定子定子也会形成感应电动势。这一电动势的方向与外加电流的方向相反,被称为反电动势。当电动机工作时,电动机的电磁力矩T应当与机械负载力矩T1与空载耗损力矩T0相平衡;当负载降低时,即T1降低,此时机械负载力矩T1与空载耗损力矩T0小于电磁力矩T,电动机怠速将增长,此时定子中的反电动势也将增长,进而促使定子电压降低(Ia=(frac{{U-E}}{{{R_a}}}),式中E为反电动势,U为电动机两端电流,Ia、Ra分别为定子的电压及内阻)电功和电功率教学视频,若电动机的两端电流不变,则其输入功率将减小。这就表明直流电动机的功率会随怠速的变化而变化。
在选择电动机时,应当考虑其效率、转速和功率等诱因。电动机的效率可用字母“η”表示,等于电动机输出功率P2与电动机输入功率P1之比的百分率,即η=(P2/P1)×100%。
电动机的效率与拖动的负载、电动机的怠速和电源的电流都有关系。通常直流电动机效率在80%~85%左右,负载小时效率低,负载大时效率高。
