第六章电功率

0 第六章第六章 电功率电功率 第一节第一节 电功电功 一 电功一 电功 1 定义 电流所做的功叫电功 用 W 表示 2 电流做功的过程实质是 电能转化为其它形式的能 电流做了多少功 就有多少电能转化为其它 形式的能 二 实验探究 电流做功与哪些因素有关 二 实验探究 电流做功与哪些因素有关 猜想 电流做功可能与电压 电流和通电时间有关 设计实验 研究方法 控制变量法和转换法 实验原理 电流的热效应 W Q吸 cm t 根据温度计示数变化的大小可以判断电流做功多少 进行实验 1 探究电功与电压的关系 实验条件 电流相同 通电时间相同 两个烧瓶装等质量的煤油 甲 乙两根电阻丝的阻值不同 R甲 R乙 实验电路 如图一所示 通电一段时间 甲温度计上升比乙高 结论 1 在电流相同 通电时间相同时 电压越大 电流做功越多 2 探究电功与电流的关系 实验条件 电压相同 通电时间相同 两个烧瓶装等质量的煤油 甲 乙两根电阻丝的阻值不同 R甲 R乙 实验电路 如图二所示 通电一段时间 乙温度计上升比甲高 结论 2 在电压相同 通电时间相同时 电流越大 电流做功越多 3 探究电功与通电时间的关系 结论 3 在电压相同 通电时间相同时 通电时间越长 电流做功越多 总结论 电功与电压 电流和通电时间有关 电流在某段电路上所做的功 跟这段电路两端的电压 电路中的电流和通电时间成正比 即 W UIt 注 为什么两个烧瓶要装等质量的煤油 控制煤油的比热容和质量相同 由 W Q吸 cm t 可知 电功与煤油升高的温度成正比 根据煤油温度的变化量可以判断电流做功多少 三 电功的计算公式三 电功的计算公式 W UIt W UQ W Pt W I2Rt W R Ut 注 适用于一切电路 只适用于纯电阻电路 四 电功的单位四 电功的单位 基本单位 焦 J 常用单位 千瓦时 kW h 俗称度 1 kW h 3 6 106J 五 测量电功的仪表 电能表五 测量电功的仪表 电能表 1 用途 测量电功或测量用电器在一段时间内消耗的电能 2 读数 计数器前后示数之差为这段时间内消耗的电能 3 参数的含义 某只电能表的参数为 220V 10 20A 3000R kW h 220V 表示该电能表的额定电压为 220V 10A 表示该电能表的标定电流为 10A 20A 表示该电能表的额定最大电流为 20A 3000R kW h 表示每消耗 1Kw h 的电 能 转盘转 3000 转 1 第二节第二节 电功率电功率 一 电功率一 电功率 1 物理意义 电功率是表示电流做功快慢的物理量 2 定义 消耗的电能与时间的比叫电功率 或单位时间内电流所做的功叫电功率 用 P 表示 3 定义式 P t W 4 单位 瓦特 简称瓦 W 千瓦 kW 1 kW 103W 二 实验探究 电功率与哪些因素有关 二 实验探究 电功率与哪些因素有关 猜想 电功率可能与电压 电流有关 设计实验 研究方法 控制变量法 根据灯泡的亮度判断电功率的大小 进行实验 探究电功率与电压的关系 课本 P91 结论 1 电流相同时 电压越大 电功率越大 探究电功率与电流的关系 课本 P91 结论 2 电压相同时 电流越大 电功率越大 总结论 电功率等于电压与电流的乘积 即 P UI 三 电功率的计算式三 电功率的计算式 P P UI P P I2R t W R U 注 适用于一切电路 只适用于纯电阻电路 四 家庭电路电流过大的原因四 家庭电路电流过大的原因 1 用电器的总功率过大 I 2 发生短路 I U P R U 第三节第三节 焦耳定律焦耳定律 一 实验探究 电流的热效应 电热 与哪些因素有关 一 实验探究 电流的热效应 电热 与哪些因素有关 结论 电流通过导体产生的热量跟电流 电阻和通电时间有关 二 焦耳定律二 焦耳定律 1 内容 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比 跟导体的电阻成正比 跟通电时间成正比 2 表达式 Q I2Rt 3 推导式 Q UIt Q 只适用于纯电阻电路 R Ut 4 理论推导焦耳定律 设电流通过金属导体 电能全部转化为内能 则 Q W 而 W UIt 又 U IR W I2Rt Q I2Rt 注 纯电阻电路 W Q 非纯电阻电路 W Q W其它 电热一定是电功 但电功不一定是电热 三 电流热效应的利用与危害 1 电热的利用 电热器 电热器的原理 电流的热效应 电热器的能量转化 电能转化为内能 电热器的种类 电炉 电饭煲等 电热器的优点 清洁 无污染 热效率高 便于控制和调节热 效应 2 电热的危害 电流通过导线产生的热量 使导线的绝缘皮老化 甚至烧坏 练习题 在家庭电路中使用电炉时 会发现电炉丝热得发红 而与电炉丝相连的电线却不怎么热 为什么 2 第四节第四节 灯泡的电功率灯泡的电功率 一 额定功率与实际功率一 额定功率与实际功率 1 基本概念 额定电压 用电器正常工作时的电压叫额定电压 用 P额表示 额定电流 用电器正常工作时的电流叫额定电流 用 I额表示 额定功率 用电器在额定电压下的功率叫额定功率 用 P额表示 实际电压 用电器实际工作时的电压叫实际电压 用 U实表示 实际功率 用电器在实际电压下的功率叫实际功率 用 P实表示 注 用电器只有一个额定电压和一个额定功率 有无数个实际电压和无数个实际功率 2 R I P U 2 U P 3 P额与 P实的关系 若 U实 U额 则 P实 P额 用电器正常工作 若 U实 U额 则 P实 P额 用电器可能烧坏 若 U实 U额 则 P实 P额 用电器不能正常工作 P P 2 2 U U 4 灯泡的亮度由实际功率决定 P实大 灯泡亮 二 测量电功率二 测量电功率 1 伏安法测量小灯泡的电功率 目的 会用伏安法测小灯泡的电功率 进一步熟悉 电压表 电流表和滑动变阻器的使用规则 原理 P UI 方法 伏安法 实验电路 器材 电源 开关 电流表 电压表 滑动变阻器 导线 小灯泡 步骤 照图连接电路 开关断开 滑动变阻器的滑片置于阻值最大位置 闭合开关 调节滑动变阻器 使小灯泡两端的电压等于额定电压 观察小灯泡的发光情 况 读出电压表和电流表的示数记为 U1 I1 调节滑动变阻器 使小灯泡两端的电压为额定电压的 1 2 倍 观察小灯泡的发光情况 读出电压表和电流表的示数记为 U2 I2 调节滑动变阻器 使小灯泡两端的电压为额定电压的 0 8 倍 观察小灯泡的发光情况 读出电压表和电流表的示数记为 U3 I3 用 P UI 求出小灯泡在不同电压下工作时的电功率 将实验数据记录在表格中 实验次数U VI AP W发光情况 1U1I1P1正常发光 2U2I2P2比正常发光亮 3U3I3P3比正常发光暗 结论 小灯泡在额定电压下正常发光 实际电压高于额定电压 比正常发光亮 实际电压低于额 S A V P 3 定电压 比正常发光暗 注 连接电路时 为什么开关要断开 保护电路 防止因电路接错而发生事故 损坏用电器 闭合开关前 为什么滑片要置于阻值最大的位置 保护电路 防止因电流过大而烧坏用电器 2 用秒表和电能表测用电器的电功率 原理 P t W 步骤 观察电能表 记下每千瓦时的转数 m 转 只让待测用电器工作 用秒表测出转盘转 n 转所用时间 t 秒 表达式 P W t W mt n 6 106 3 三 串 并联电路的分配原理 1 在串联电路中 电压 电功率 电功 电热跟电阻成正比 2 1 U U 2 1 P P 2 1 W W 2 1 Q Q 2 1 R R 2 在并联电路中 电流 电功率 电功 电热跟电阻成反比 2 1 I I 2 1 P P 2 1 W W 2 1 Q Q 1 2 R R 3 无论是串联电路还是并联电路 总功等于电流通过各用电器所做的功之和 W W1 W2 Wn 总功率等于各用电器消耗的功率之和 P P1 P2 Pn 复习题 续 复习题 续 5 如图五 R1 4 R2 2 R3 2 8 电源电压和灯的电阻恒定 当 S 与触点 1 2 分别接触时 电流表示数分别为 0 8A 和 1 2A 当 S 与触点 3 接触时 灯泡恰正常发光 求灯的额定电压和额定功率 6 如图六 电源电压恒定 当开关 S 接触 1 时 电流表示数 I 2A 1 电阻 R1消耗的功率为 P1 当开关 S 接触 2 时 电流表示数 I 1A 2 电阻 R2消耗的功率为 P2 若电压表前一次的示数比后一次的示数小 4V 且 P1 P2 求 R1 R2 Rx的阻值和电源电压 7 一盏标有 6V 2W 的甲灯和一盏标有 12V 8W 的乙灯串联后接入电路中 要使其中一盏灯 正常发光 则加在电路两端的电压是 8 n 个完全相同的灯泡并联后与滑动变阻器 R 串联接入电压为 U 的电路中 如图七甲 调节 R 使11 所有灯泡都正常发光 电路消耗的总功率为 P 再将这 n 个完全相同的灯泡串联后与滑动变阻器 R1 串联接入电压为 U 的电路中 如图七乙 调节 R 使所有灯泡都正常发光 电路消耗的总功率为 P22 2 则 P P R 的功率与 R 的功率之比 1212 11 下表是某电冰箱的参数 该电冰箱正常工作 10 天用电 Kw h 如果电冰箱每次启动只工作 15min 那么该电冰箱一昼夜约启动 次 使用环境温度额定电压额定功率耗电量 R1 R2 R3 A L S 图五 R1 U U R2 甲 基 乙 图七 4 第七章第七章 磁与电磁与电 第一节第一节 磁现象磁现象 一 磁体一 磁体 1 磁性 物体具有吸引铁 钴 镍等物质的性质叫磁性 2 磁体 具有磁性的物体叫磁体 永磁体 天然磁体 人造磁体 条形磁体 蹄形磁体 小磁针 永磁体用钢制成 3 磁极 磁体上磁性最强的部分叫磁极 一个磁体有两个磁极 在它的两端 分别叫南极 S 极 和北极 N 极 二 磁体的性质二 磁体的性质 吸铁性和指向性 指南针根据磁体具有指南北的性质制成 三 磁极间的相互作用规律三 磁极间的相互作用规律 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 四 磁场四 磁场 1 磁体周围存在着磁场 磁体间的相互作用是通过磁场来实现的 2 磁场的基本性质 磁场对放入其中的磁体要产生磁力作用 3 磁场是有方向的 磁场中的不同点 磁场方向不同 物理学规定 小磁针在磁场中某一点静止时 N 极的指向为该点的磁场方向 五 磁感线五 磁感线 1 物理学用磁感线来描述磁场 把铁屑在磁场中的排列情况 用一些带箭头的曲线来表示 这样的曲 线叫磁感线 2 磁场是客观存在的 而磁感线是为了直观 形象描述磁场而假想的曲线 它并不客观存在 3 磁感线是有方向的 磁体周围的磁感线都是从 N 极出来 回到 S 极 磁体内部的磁感线都是从 S 极出来 回到 N 极 4 磁感线既能描述磁场的方向 又能描述磁场的强弱 磁感线上 任何一点的切线方向为该点的磁 场方向 磁感线分布越密 磁场越强 5 磁感线的分布 六 磁化六 磁化 1 使没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化 钢 铁容易被磁化 钢被磁化后 磁性能长期保持 称为永磁体 也称硬磁体 铁被磁化后 磁性容易消失 称为软磁体 2 磁化的过程实质是把物体内部微型小磁针的无序排列变为有序排列 3 去磁的方法 强烈敲击或加热 例 如图所示 用条形磁体的 N 极在一根钢棒上沿同一方向摩擦几下 钢棒哪端为 N 极 左端为 N 极 注 磁场不能穿过铁质物体 如 铁 钴 镍 钢 磁场能穿过非铁质物体 七 地磁场七 地磁场 1 地球是一个巨大的磁体 地磁体的北极在地理南极附近 地磁体的南极在地理北极附近 2 地理两极与地磁两极并不重合 存在磁偏角 10 38 C 0 220V 120W1 1Kw h 24h R1 R2 Rx V S 图六 5 3 地球周围存在磁场叫地磁场 小磁针指南北是因受到地磁场作用 小磁针不是指向正南北方向 而是稍微有些偏离 地理两极与地磁两极并不重合 第二节第二节 电流的磁场电流的磁场 一 直线电流的磁场一 直线电流的磁场 奥斯特实验奥斯特实验 在静止的小磁针上方架一根与小磁针平行的导线 给导线通电 小磁针发生偏转 切断电流 小磁 针回到原来位置 结论 通电导体周围存在着磁场 电能生磁 电流的磁场方向与电流方向有关 电流方向改变 磁场方向改变 意义 揭示了电与磁之间有一定的联系 直线电流的磁场 磁感线是以导线为圆心排列的同心圆 二 通电螺线管的磁场二 通电螺线管的磁场 通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似 通电螺线管的磁极与电流方向有关 它们之间的关系用安培定则判定 安培定则 用右手握住螺线管 让四指弯向螺线管中的电流方向 则大拇指所指的那一端就是 螺线管的 N 极 三 物体磁性的来源三 物体磁性的来源 环形电流的磁场与小磁针的磁场相似 一个原子相当于一个环形电流即相当于一个小磁针 第三节第三节 电磁铁电磁铁 定义 内部带铁芯的螺线管叫电磁铁 铁芯用软铁棒制成 原理 电流的磁效应 电磁铁的铁芯被磁化后成为磁体 铁芯的磁场方向与通电螺线管的磁场方向 一致 两个磁场叠加 磁性增强 电磁铁的磁性强弱与电流的大小 线圈的匝数 有无铁芯有关 电磁铁的优点 磁性有无可以用通断电来控制 磁性强弱可以用电流强弱 线圈匝数来控制 磁极的极性可以通过变换电流方向来改变 电磁铁的应用 利用电磁铁直接吸引铁质物体 例如 电磁起重机 电磁选矿机 利用电磁铁产生强磁场 例如 电动机 发电机 磁悬浮列车 第四节第四节 电磁继电器电磁继电器 一 定义 电磁继电器是利用一个回路中的电流来控制另一个回路中电流的装置 二 构成 电磁铁 衔铁 弹簧 触点 三 实质 电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关 四 工作原理 通过直接控制低压电路的通断间接控制高压电路的通断 五 应用 用低电压 弱电流控制高电压 强电流的工作电路 可以实现远距离操作 可以实现自动控制 6 第八章第八章 电磁相互作用及应用电磁相互作用及应用 第一节第一节 电磁感应现象电磁感应现象 奥斯特发现了电能生磁 法拉第发现了磁能生电 一 法拉第电磁感应实验一 法拉第电磁感应实验 探究 磁生电的条件 实验方案 将一根直导体 ab 悬挂在磁场中 把直导体 ab 的两端分别 接在灵敏电流表的两个接线柱上 组成一个闭合电路 如图所示 让直导体在磁场中静止不动 现象 电流表指针不偏转 表明 无电流产生 让直导体在磁场中上下运动 现象 电流表指针不偏转 表明 无电流产生 让直导体在磁场中前后运动 现象 电流表指针发生偏转 表明 有电流产生 保持磁场方向不变 改变导体的运动方向 现象 电流表指针偏转方向改变 表明 感应电流的方向与导体运动方向有关 保持导体运动方向不变 改变磁场方向 现象 电流表指针偏转方向改变 表明 感应电流的方向与磁场方向有关 1 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时 导体中就会产生电流 这种现象叫电磁 感应 产生的电流叫感应电流 2 产生感应电流的条件 电路是闭合的 部分导体做切割磁感线运动 3 感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关 4 感应电流的大小与磁场强弱 切割速度 切割角度有关 5 电磁感应把机械能转化为电能 6 电磁感应的应用 发电机 变压器 动圈式话筒 麦克风 注 在电磁感应实验中 切割磁感线的导体是电源 产生感应电压的条件 部分导体做切割磁感线运动 二 发电机二 发电机 1 定义 发电机是机械能转化为电能的装置 2 构造 定子和转子 线圈 磁体 铜环 电刷 3 原理 电磁感应 发电机的线圈在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流 线圈转动一周 电流方向改变两 次 当线圈平面与磁感线垂直时 线圈中无电流 4 交流电与直流电 大小和方向随时间作周期性变化的电流叫交流电 大小和方向不随时间变化的电流叫直流电 我国的交流电的频率是 50Hz 周期是 0 02s 1s 电流方向改变 100 次 第二节第二节 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 一 一 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 1 磁场对通电导体的作用 通电导体在磁场中要受力的作用 受力方向与电流方向和磁场方向有关 注 通电导体在磁场中受力的条件 电流方向与磁场方向不平行 7 通电导体在磁场中受力的大小与电流的大小和磁场的强弱有关 磁场对电流的作用 磁场方向 电流方向 受力方向两两垂直 2 磁场对通电线圈的作用 通