初三物理从测算家庭电费说起.doc

本章知识体系：一. 电功 1. 定义物理学中，当电能转化为其他形式的能时，我们就说做了电功（俗称电流做了功），用符号W表示。 例如，电流通过电烙铁、电熨斗，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能；给蓄电池充电，电能转化为化学能等等。由此可知，电流做功的过程，实质上是电能转化为其他形式能的过程。电流做了多少功，就消耗了多少电能，就有多少电能转化为其他形式的能。2. 电功的大小某段电路上的电功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间成正比。3. 公式：WUIt。电功公式WUIt是计算电功普遍适用的公式，对于任何类型的用电器（或电路）都适用。这两个式子不适用电动机以及蓄电池电路，只适用于电烙铁、电炉等纯电阻电路。二. 电功率（1）电功率：电流在单位时间内所做的功叫做电功率。用字母P表示。它是一个反映电流做功快慢的物理量。这两个公式只适用于电烙铁、电炉等纯电阻的电路。 单位： W。（2）额定电压与额定功率：额定电压是用电器正常工作时的电压，额定功率是用电器在额定电压下的功率。2. 要点点拨（1）电功和电功率的区别和联系是什么？（2）额定功率和实际功率的区别：额定电压是指用电器正常工作时的电压，额定电流是指用电器正常工作时的电流，额定功率是指用电器在额定电压时的功率。 实际功率实际电压实际电流，即P实际U实际I实际。（3）“kW”和“kWh”的区别：（4）在串、并联电路中用电器的电功率和电阻的关系：在串联电路中电流处处相等。如图所示，若电阻R1，R2的电功率分别为P1和P2，那么 在串联电路中用电器电功率和电阻成正比。在并联电路中，各支路电压相等，如图所示，设电阻R1，R2的电功率分别为P1和P2，那么也就是说，在并联电路中用电器的电功率和电阻成反比三. 测定小灯泡的功率1. 知识提要（l）实验原理：伏安法测功率的依据是PUI。利用电压表测电压，利用电流表测电流，利用公式PUI计算功率。在额定电压下测出的功率，就是额定功率。（2）实验电路图如图所示。电路中的滑动变阻器可以调节小灯泡两端的电压，使之等于、略高于或略低于灯泡的额定电压。（3）在连接实物图时，要注意电路中的开关始终要断开，电流表和电压表的正负接线柱不能接错，滑动变阻器的滑片应放在最大值处。（4）利用电能表测量用电器的电功率： 先按测量要求设计合理的测量电路图。 观察电能表，记下它每千瓦时的转数N。测量时使待测用电器工作，其他用电器（属于该电能表的）都停止工作。用秒表或手表记下电能表转一定圈数（盘的边缘有个红点）n时所用时间t秒。 四. 焦耳定律1. 知识提要1. 内容：电流流过某段导体时产生的热量，跟通过这段导体的电流的平方成正比，跟这段导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律是英国的物理学家焦耳研究得出的，叫做焦耳定律。2. 公式：QI2Rt。3. 电热器是利用电流的热效应现象制成的加热设备，它的主要部件是发热体，它的主要作用是将电能转化为内能。2. 要点点拨（1）电功与电流产生热量的关系在推导焦耳定律的过程中，我们知道：电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量就等于电流所做的功。例如，在给蓄电池充电时，电流通过蓄电池引起化学反应，电流做的功大部分转化成化学能，又因为任何导体有电流通过时导体都要发热，所以也有一部分电能转化为内能，故蓄电池充电时，电流产生的热量并不等于电功。总之，只有当电能全部转化为内能时，电流产生的热量才等于电流所做的功。（2）怎样理解和运用焦耳定律？焦耳定律揭示了电流通过导体时热效应的规律，实质是定量地表示了电能向内能转化的规律。焦耳定律的公式是QI2Rt。如果利用欧姆定律IU/R，可将QI2Rt变换为QIUt或QU2/Rt的形式，要注意的是，欧姆定律只对纯电阻电路才成立，故QIUt和QU2/Rt只适用于像电炉、电烙铁、电灯等可看作纯电阻性用电器的电路。（五）家庭电路：1. 家庭电路的组成：家庭电路是由进户线、电能表、闸刀开关、熔断器、插座、电灯和开关等组成。2. 白炽灯是根据电流的热效应制成的发光器件。白炽灯工作时，电流通过灯丝，灯丝温度高达2000以上，呈白炽状态，发出的光呈白光。玻璃泡的主要作用：是防止灯丝氧化。普通白炽灯的泡内常抽成真空，就可以避免氧化。一般60瓦以上的灯泡内还充有氮气、氩气等气体，以阻碍灯丝在高温下升华。3. 熔丝作用当电路中有过强的电流通过时，熔丝便产生较多的热量，使它的温度达到熔点，于是熔丝就熔断而自动地切断电路，起到了电路的作用。熔丝选用原则选用熔丝时，应使它的额定电流等于或略大于电路中的最大正常工作电流。4. 安全用电的原则“四不”：不接触电压高于36v的带电体；不靠近高压带电体；不弄湿用电器；不损坏电气设备中的绝缘体。5. 典型例题例1. 现有两个小灯泡，上面分别标有“6V，1.2W”和“12V，6W”字样，如果把这两个灯泡串联起来，为了使其中一个灯泡持续正常发光，那么加在串联电路两端的电压是 （ ）A. 9.4V B. 10.8V C. 18V D. 27V例2. 将“PZ220100”的灯泡与总电阻是121的滑动变阻器串联起来，接到220V的电源上，如图所示，调整滑动变阻器的阻值时，可使电灯的功率在多大范围内变化？例3. 将一只电炉的电阻丝剪成长度相等的两段，并联后接到原来的电源上（设电源电压保持不变），功率将变为 （ ）例4如图所示电路中，当开关S闭合时，电流表的示数为0.3A，电压表的示数为2.5V，已知电阻R1的大小是R2的3倍。求：（1）通电1min电源消耗的电能？（2）电阻R1通电时的功率？例5一台直流电动机，线圈电阻为0.5，接在12V的电源上时，通过的电流为2A。这台电动机工作5min消耗多少电能？有多少电能转化为机械能？例6同学安装照明电路时，如果插座正常供电，当它将如图所示电路的插头插入插座，出现下列现象，请分析出现故障的原因故障一：闭合开关，灯不亮，熔丝未断。故障二：闭合开关，熔丝立即断故障三：无论开关闭合或断开，灯都能发光。例7. 灯L1为“220V，100W”，灯L2为“220V，40W”，两灯串联在220伏电路中，哪盏灯亮？并联在220伏电路中，哪盏灯亮？两灯串联在380伏电路中，会发生什么现象？ 例8. 用粗细均匀的电阻丝加热烧水，通电10分钟可烧开一壶水，若将电阻丝对折起来使用，电源电压不变，烧开同样一壶水的时间是：A. 2.5分钟B. 5分钟C. 20分钟D. 30分钟解题小结：由以上例题可知：（1）已知用电器的额定电压、额定功率，可根据： （2）用电器的实际功率随着它两端的实际电压的改变而改变，若知道用电器的电阻，可根据：（3）判断用电器能不能接到某一电源（或电路）上，要把加在用电器两端的实际电压和它的额定电压作个比较。若U实U额，能接，且P实P额，用电器正常工作；若U实U额，能接，但P实U额，用电器应和一只电阻串联后再接到电源（或电路）上。所以用电器安全工作的条件是加在它两端的电压的实际值不能超过它的额定值。【典型例题】例1. 在测定小灯泡功率的实验中：（1）除了待测灯泡外，选用了安培表、伏特表、滑动变阻器、电键和导线若干，要完成该实验还必须有_。（2）在下边线框内画出用上述器材组成的实验电路图，并标出电表的“”、“-”接线极。（3）在实验接线时电键处于_状态，滑动变阻器的滑片P的位置如图所示，如果要求滑动变阻器接入电路后，不移动滑片P，就可以直接闭合电键，则必须将_和_接线柱接入电路。（4）已知小灯泡的额定电压是2.5伏，闭合电键后，小灯泡两端电压为2伏，调节滑动变阻器时，应注意观察_直到_为止。（5）当小灯泡正常发光时，安培表示数如图所示，为_安，则待测小灯泡的功率为_瓦。（6）实验中某同学连接好电路，闭合电键后伏特表示数为2.0伏，安培表示数为0.16安，他调节滑动变阻器的滑片P，在调节过程中发现伏特表和安培表示数始终不变，产生上述现象的原因是_。（7）实验中另一位同学连接的电路闭合后，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现安培表的指针虽有偏转但不变化，而伏特表的示数则始终等于电源电压值，产生上述现象的原因是_。（8）实验中有一位同学在闭合电键后调节滑动变阻器，发现伏特表示数减小，灯泡变亮；伏特表示数增大，灯泡变暗，产生上述现象的原因是_。（9）此实验能否测出小灯泡灯丝的电阻，为什么？（10）已知灯泡L标有“4V，4W”字样，滑动变阻器阻值为08欧，如图所示，当滑片滑至端点a处时,小灯泡能正常发光，当滑片滑至变阻器中点时,小灯泡的电阻和实际功率分别为（ ）A. 4欧，1瓦B. 1欧，4瓦C. 4欧，8瓦D. 12欧，1瓦例2. 一只“220V 40W”的灯泡，求：灯泡正常发光时的电阻值。灯泡正常发光时通过的电流。每天开灯4小时，一个月（按30天计算）消耗多少度电？若把此灯泡接入110伏的电路中，它的实际功率是多大？例3. 有两个电阻R110欧，R220欧。第一次把它们并联在电压为3伏的电源上，第二次把它们串联在电压为3伏的电源上，求每一次在R1、R2上所消耗的电功率。例题小结：如果两个用电器串联，一般选用公式PI2R解决问题较为方便。串联时通过两个用电器的电流相等，所以电阻较大的实际功率大。如果两个用电器并联，一般选用公式PU2/R解决问题较为方便。并联时两个用电器两端电压相同，所以电阻小的实际功率大。例4. 将标有“6V”字样的小灯泡L、定值电阻R1、10伏的电源和变阻器R按如图甲连接，当小灯泡正常发光时，电流