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第九单元电功和电热 ZM 2014 4 人生的路该走哪一条 1 电热器或电阻 电能全部转化为内能 电动机 电能转化为机械能和内能 电灯 电能转化为内能和光能 3 公式 W UIt 即某段电路上的电功 跟这段电路两端的电压 电路中的电流以及通电的时间成正比 附 W Pt 9 1电功电功率电热 一 电功 1 定义 电能转化为其它能 就是做了电功 2 电功与电能的关系 做电功 就是电能转化为其它能 所做的电功等于消耗的电能 2 4 额定值 定义 正常工作时的电压叫额定电压 在额定电压下工作时的电功率叫额定功率 在额定电压下工作时的电流叫额定电流 铭牌 例2 一个灯 2 5V0 3A 表示 额定电压为2 5V 额定电流为0 3A 二 电功率1 定义 单位时间里所消耗的电能叫电功率 2 意义 表示 例1 28瓦 表示 3 公式 P W t UI纯电阻 P I2R U2 R 0 75 8 33 电流做功的快慢 电流每秒做功28焦 额定功率为 W 灯的电阻为 3 用电器的工作状态 常用公式 当U Ue时 P Pe I Ie 用电器容易烧毁当U Ue时 P Pe I Ie 用电器正常工作当U Ue时 P Pe I Ie 不能正常工作 I U R P U U IR P I R U I U2 P P UI I2R U2 R P I2 W t 4 例3 电路中正在使用的两只小灯泡 若甲灯比乙灯亮 则 A 甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大B 甲灯两端的电压一定比乙灯的大C 通过甲灯的电流一定比乙灯的多D 甲灯的实际功率一定比乙灯的大 D 5 例4 如图所示 将两只灯泡串联在电路中 闭合开关后 发现其中一只亮 一只不亮 发生这种现象的原因是 A 不亮的灯泡灯丝断了或接触不良B 两灯比较 不亮的灯泡电阻太大C 两灯比较 不亮的灯泡电阻太小D 两灯比较 通过不亮的灯泡的电流较小 C 6 5 测定小灯泡的电功率 原理 必须有变阻器 必须调节滑动变阻器 使灯的电压等于额定电压 再测电流 算额定功率 各状态的功率是不同的 不能求平均值 与伏安法测电阻的主要区别 P UI 7 例5 一位同学测量额定电压为3 8V的小灯泡的额定功率 1 连接电路如图甲所示 闭合开关后 发现灯特别亮 随即灯丝烧断 他的实验操作有错误 正确的操作是 将变阻器调到电阻最大后闭合开关 8 2 正确连好电路后 闭合开关 调节滑动变阻器 使电压表的示数为 伏时 灯泡正常发光 灯泡正常发光时 电流表的示数为0 3安 请在图乙中画出电流表指针的位置 计算得出小灯泡的额定功率是 瓦 3 8 1 14 9 电压表量程太小 例6 如下图甲是 测定小灯泡额定功率 的实物图 小灯泡的额定电压是3 8伏 正常发光时 灯丝的电阻大约为10欧 1 请指出图甲中的三处错误 不需要改正 若指出滑动变阻器的滑动片在中间 不给分 电流表正负反接 变阻器接了上面的两个接线柱 10 3 小灯泡正常发光时 电流表示数如图乙所示 则小灯泡的额定功率约为 瓦 2 改正错误后 闭合开关 发现电流表示数几乎为零 而电压表示数约为电源电压 发生此故障的原因可能是 灯泡处开路 1 444 11 三 焦耳定律1 定律 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 跟通电的时间成正比 2 公式 Q I2Rt 纯电阻电路中 Q W UIt I2Rt U2t R 3 电热器 工作原理 电流的热效应 即焦耳定律 电能转化为内能 主要部件 发热体 电阻率大 熔点高的合金 例 电热水器 电烙铁 电熨斗 电饭锅等 4 危害 热效应甚至会造成火灾 12 例7 做验证焦耳定律的实验 有电压为6V 保持不变 的电源和2 4 6 8 四种规格的电阻丝 若选择其中2只电阻丝制成一个电热器 并对100g的煤油加热3 5min 使煤油温度升高15 1 求煤油所吸收的热量 煤油的比热 2 1 103J kg 2 若电热器产生的热量全部被煤油吸收 请你通过计算来判断 所选择的是哪两只电阻丝及连接的方式 1 Q吸 c m t 2 1 103J kg 0 1kg 15 3150J 2 煤油吸收的热量来源于电能 所以W Q吸 即Uo2t R 3150J 得R 2 4 只有4 和6 并联才能得到2 4 13 2 这样连接的目的是 例8 某同学用下图所示的装置研究电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系 图中两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油 温度计显示煤油的温度 两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝 烧瓶A中的金属丝是铜丝 电阻比较小 烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝 电阻比较大 实验时 该同学想把两段金属丝串联接入电路 1 请你用笔画线作导线 帮他完成电路 保证电流相等 14 3 实验过程中可以观察到A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数 这表明 电流相等时 电阻小的发热也少 15 例9 有一个电压值可任意选取的电源 有若干根电阻值相同的电阻丝 现把一根电阻丝接在电压值为U的电源上 通电1分钟 电阻丝产生的热量为Q 要想使电阻丝产生的热量为3Q 应采取哪三种最简单的不同方法 1 通电3分钟 2 三根相同的电阻丝并联 16 例10 电饭煲工作时 有两种状态 一是加热状态 二是保温状态 如图所示 是电饭煲的电路图 其中R2是加热用的电阻 则当自动开关S处于 状态时 填 断开 或 闭合 电饭煲处于加热状态 若电饭煲在保温状态时 R2的电功率是加热状态时的电功率的1 4 则R1 R2 闭合 1 1 17 例11 一只在220伏电压下正常工作的电饭煲 当供电电压从220伏下降到180伏时 通过电饭煲的电流减少了0 8安 该电饭煲的电阻为 欧 设电饭煲的电阻不变 电饭煲在180伏电压下工作时消耗的电功率比它的额定功率减少了 瓦 50 320 例12 在两条电阻丝串联的电路中 有以下说法 正确的是 电压较大的电阻丝消耗的功率较大 电压较小的电阻丝消耗的功率较大 电阻较小的电阻丝消耗的功率较大 电阻较大的电阻丝消耗的功率较大A B C D A 18 例13 两个灯泡 其中L1标有 6V6W L2没有标记 但测得它的电阻是4欧姆 把它们串联后接在某一电路时 两灯L1 L2均能正常发光 这个电路两端的电压和灯L2的电功率分别是 A 6伏3瓦B 3伏1瓦C 10伏4瓦D 6伏1瓦 C 19 例14 如图所示 电源电压不变 灯L上标有 6V3W 字样 滑动变阻器上标有 1A24 字样 当S1 S2都闭合 且P滑至b端时 灯L正常发光 电流表A示数为0 8A 求 1 电流通过Ro每分钟产生的热量 答 1 当S1 S2闭合 滑片P在b端时 变阻器的电阻是0 灯与R0并联 并且正常发光 电源电压U U额 6V 这时灯泡IL 0 5A RL 12 根据并联电路特点 电阻的UR 6V IR I IL 0 3A 得 Q URIRt 6V 0 3A 60s 108J 20 2020 1 8 21 2 当S1闭合 S2断开 P在中点c时 灯与变阻器串联 例14 如图所示 电源电压不变 灯L上标有 6V3W 字样 滑动变阻器上标有 1A24 字样 当S1 S2都闭合 且P滑至b端时 灯L正常发光 电流表A示数为0 8A 求 2 当S1闭合 S2断开 P滑至中点c时 灯L的实际功率 已知R中 12 及RL 12 所以UL 3V PL UL2 RL 0 75W 22 电功率是重点与难点 复习要点是多练 多分析 23 9 2家庭安全用电 一 家庭电路 进户线 电能表 闸刀开关 熔断器 白炽灯 插座 24 1 进户线 作用 作为家庭电路的电源 220伏 50Hz 火线 对地有220伏的电压 零线 对地没有电压 地线 直接与大地相连通 不属于进户线 2 测电笔 用途 辨别火线和零线 用法 笔尖金属体接触待测导线 笔尾金属体接触人体或大地 25 例1 李明同学家的所有家用电器都不工作了 他用测电笔检查时 发现所有的家用电器都不带电 熔丝也没有断 发生此现象的原因不可能的是 A 停电了B 熔丝接线处接触不良C 进户火线断了D 火线与零线相碰了 D 例2 有一接在家庭电路上的灯泡在闭合开关时不亮了 用测电笔分别接触灯头的两个接线柱 氖管都发光 则此灯不亮的原因是 A 地线断了B 火线断了C 零线断了D 灯丝断了 C 26 3 电能表 用途 测量电功或记录消耗的电能 单位 千瓦 时 1kW h 3 6 106J 例3 图示电能表的额定电压为 为3A 交流电频率为50Hz 每消耗1kW h电能 转盘就转过 转 计数器的读数为 kW h 220V 允许通过的最大电流 3000 249 5 27 例4 一天 小明注意到家中的灯泡比平常亮 猜测可能是电压超过了220伏 为了证实他的猜测 他做了如下实验 关闭家中其他用电器 只开一盏 220V100W 的电灯 观察到家中标有 3000R kW h 的电能表在20分钟内转盘转121转 1 这盏灯的电阻多大 不计温度对灯丝电阻的影响 2 在20分钟时间内这盏灯消耗的电能是多少焦 28 例4 一天 小明注意到家中的灯泡比平常亮 猜测可能是电压超过了220伏 为了证实他的猜测 他做了如下实验 关闭家中其他用电器 只开一盏 220V100W 的电灯 观察到家中标有 3000R kW h 的电能表在20分钟内转盘转121转 3 小明家此时的实际电压是多少 4 为使这盏灯能正常发光 应串联一个多大的电阻 U 242V 4 多余22V 应串联一个48 4 的电阻 29 4 闸刀开关 用途 作为家庭电路的总开关 注意点 不可倒装 30 5 熔断器 用途 当电路中的电流增大到危险程度时 熔丝自动熔断而切断电路 起到保护电路的作用 能在过载或短路时起作用 但不能在电路接触不良时起作用 工作原理 电流的热效应 熔丝 用电阻率大 熔点低的铅锑合金制成 选用原则 熔丝的额定电流等于或略大于电路中最大的正常工作电流 31 例5 在家庭电路中 闭合某一用电器开关 发现原来亮着的灯泡先变暗 然后熄灭 经检查发现熔丝熔断了 产生这一故障的原因是 A 开关接触不良B 灯座中两个接线柱松动了C 灯泡的灯丝断了D 电路中使用的用电器总功率过大 D 32 例6 夏天在家里打开空调时 发现室内的灯光变暗 关于这个现象 下列说法中不正确的是 不考虑温度对电阻的影响 A 进户线中的电流变大了B 线路中的热损耗变大了C 线路中的电阻变大了D 灯两端的电压变小了 C 33 例7 在下列现象中 插座中的两个线头相撞 开关中的两个线头相碰 电路中增加了大功率用电器 户外输电线绝缘皮损坏 可能引起家中熔丝熔断的是 A 只有 B 只有 C 只有 D 只有 B 34 例8 安装照明电路时 为检测电路安装是否正确 在接通电源前将火线上的熔丝取下 换成一个额定电压为220V的白炽灯泡 同时断开所有用电器的开关 接通电源后发现灯泡正常发光 由此可以判定 A 电路安装正确B 电路安装不正确 某处有短路C 电路安装不正确 某处有断路D 条件不够 无法判断 B 35 6 插座 用途 便于换接用电器 相当于电源 接线要求 左零右火中接地 与其它电器并联 三眼插座应有接地线 36 二 安全用电常识 1 触电原因 跟地不绝缘的人体直接或间接地接触到火线 2 预防触电 电器安装要符合技术要求 开关接在