202电功和电功率专项训练.doc

第四节 电功和电功率第五节 焦耳定律例：一台电扇的额定电压220V，正常工作时的电流是0.8A，若它的线圈电阻是2.5，求这台电扇的耗电功率、发热功率和工作效率。分析与解：电扇实际上是一台线圈有电阻的电动机。它的耗电功率由电流和工作电压决定；它工作时的发热功率由电阻和电流决定。说到它的工作效率，原则上是有用功（率）与总功（率）的比值。对于电扇来说它的有用功率是指它向外扇风的机械功率。那么，电扇消耗的电功率电扇的发热功率 电扇输出的机械功率为： 电扇的工作效率为： 第六节 串联电路第七节 并联电路【例题精选】：例1：用滑动变阻器可以控制电流。如右图所示，有一个白炽灯泡的电阻。把它与一个滑动变阻器相串联接成分压限流电路。A、B两端接在电压恒定的电源上。希望通过调整滑动变阻器使白炽灯的发光功率在1.25W至45W之间可调。那么，外加在A、B端的电压应为多高，对滑动变阻器的规格有什么要求。分析：把滑动变阻器串联接在电路中，当电源一定时，改变电阻就可以改变电流。如上图所示，当变阻器的滑片滑右端时，电路总电阻最大，电路中的电流最小，灯泡消耗电功率最小；当变阻器的滑片滑至左端时，电路的总电阻最小，电流最大，灯泡消耗的电功率也最大。由此分析题解如下：解：由题意先求出灯泡工作时的最大电流和最小电流值：根据欧姆定律，通过灯泡最亮的情况求出电路两端的电压：再次运用欧姆定律，通过灯泡最暗时求出滑动变阻器的阻值答：A、B两端的电压应是30V，滑动变阻的规格应选：总电阻为100，额定电流不小于1.5A。小结：这道题的解法正规，思路清楚。其实也有别的办法解决。如在灯泡最亮时，依据可直接求出端电压V。依据同样的公式灯泡最亮、最暗时功率之比等于端电压平方比：，可求得V。由串联分压道理：RLR=ULUn= (UUn)Un可得RL=100。一般关于恒定电流的问题，处理的途径是很多的，同学们应该多想几种方法来处理同一个问题，这样有利于提高大家的解题能力。例2：现有一个标称值“30V，18W”的白炽灯泡，还有一个电压为50V的电源，欲使灯泡正常发光，找来一个总电阻RL=95的滑动变阻器，连接成如右图所示的电路。试求电灯正常工作时，滑动变阻器上的滑片P应置于AP间的电阻多大，此时电路的耗电功率是多大。分析：这个电路叫做分压式电路，它的特点是通过改变滑片的位置，可以向用电器提供由0U连续变化的电压。其缺点是耗电功率较大。这种电路实际上是混联，其等效电路如右图所示。灯泡正常工作时，PB间的电压应是30V，AP间的电压是20V，才能满足题目给的条件。电路消耗的总功率应等于灯泡R，电阻和电阻消耗电功率的总和。解决这道题一定先把电路看懂，该电路是R和并联后再与串联。解：PB间的总电阻是R与并联所得，故AP间的电阻。其中R可用求得。因为灯泡正常发光，所以PB间的电压为V，那么AP间的电压V。根据串联电路电压分配的特点，可知：变换后代入数值经解得AP间的电阻对于AP这段电路，因为V，根据欧姆定律可知这段电路通过的电流强度I就是电路中的总电流为1.0A。全部电路消耗的电功率等于总电压与总电流的乘积，即50W。答：当把滑动变阻器的滑片P滑至距A端电阻值为时，灯泡恰能正常发光。此时整个电路消耗的电功率是50W。其实同学们自己还可以分别计算一下，此时灯泡消耗的功率W，变阻器PB段消耗的电功率是W，变阻器AP部分消耗的电功率是W。如果题目中要问及滑动变阻器消耗的功率P，应等于的和，即32W。同学们不妨想一想，若这道题目中把滑动变阻器接成分压限流式（如例一那样，把变阻器跟灯泡串联）再看一看灯泡正常发光时，整个电路消耗的电功率是多少。是不是会小一些。（参考答案：消耗的电功率是30W）例3：有一个灵敏的电流表它指针满偏时通过的电流A，该表自身的电阻。欲把这块表接到5A的电路中，又不便该表因为电流过大而烧毁，应在该表两接线柱间并联一个阻值最大是多大的电阻。分析：如右图所示，在灵敏电流表上并联的电阻Rs主要起分流作用。当它分流的电流大于总电流I与电流表满度电流I g的差时，电流表就不会因电流过大而烧毁。当分流电阻Rs分得的电流Is恰好等于时，Rs则是分流电阻可取的最大值。解：如上图所示，根据并联电路的分流作用可知（1）又根据并联电路两端电压相等，有 （2）（1）、（2）式联立得：代入数值得小结：在这个灵敏电流计（俗称“表头”）的两个接线柱上并联一个的电阻时，把它接到5A的电流上不会被烧毁，且指针刚好满偏（指向最大刻度）。这道题实际上是扩大电流表量程的问题。一个表头它的满度电流值是有限的。为了测定大电流，把电流表的量度范围扩大是十分必要的，扩大量程的方法也是很方便的 。其理论根据就是并联电路的特点和欧姆定律。如要将量程为的电流表扩大成I的量程，则分流电阻满足：分子和分母同时除以Ig，则即：式中就是扩大量程的倍数。一般是把分流电阻放在电流表外壳的内部，再将表盘换一下。如原题中表盘满度的值是100mA ，表盘的中值是50mA，我们另制一个表盘满偏值是5A，中值是25A就可以当作一个量程较大的新表来使用了。应该指出的是，扩大量程后的表只是增加了分流，满度时通过表头的最大电流值并没有改变，仍是Ig。例4：若用上题中的灵敏电流表去测电压，当指针指到最大刻度时，它两个接线柱两端的电压是多高？若要把它改装成一个能测10V电压的电压表可采取什么措施。分析：电流表有内阻Rg和满度电流值Ig。这是电流表的两个主要参数。对于题中给的电流表来讲，当表的两端接上200mV电压时，通过表的电流 恰好等于该表的满度电流值。从广泛意义讲，灵敏电流计也可以看作是最大量程为的毫伏表。要使满度值为的电压表能测的电压只能给它串联一个分压电阻Rs，使分压电阻分得的电压后方可接在电压较高的电路中，具体解法如下：解：欲使灵敏电流表能测10V电压可以按右图给它串联一个分压电阻来解决。根据串联电路的特点和欧姆定律可得：代入数值答：在灵敏电流计上串联一个98的电阻这个表就可以接到10V的电压上。小结：这道题实际上是电压表扩大量程问题。一个量度范围较小为Ug的表，要想测量较高的电压，扩大它的量程是十分必要的。理论根据就是串联电路的特点和欧姆定律。如上图所示，对于串联电路因为电流强度处处相等。所以：设n =，即电压表量程扩大的倍数。一般把分压电阻Rs装在表壳内，把表的度盘重新画一个就改成了量度范围扩大了的电压表。如果按右图来改进，还可制成多量程的电压表。【专项训练】：1、一台2.2千瓦（KW），220V的电动机，线圈电阻为0.5，在电动机正常工作时，通过电动机的电流为 ，每秒钟电流做的功是 。电功比电热多 ，只有在 电路中，电功才等于电流放出的热。2、电功有个单位俗称“度”，它在技术上称做 ，它的大小等于 J。3、三个相同的灯泡如右图连接，若电路两端电压U保持不变，设灯泡电阻不变，且不会被烧毁。那么开关K闭合前后灯L2消耗电功率的比为 。4、甲、乙两根相同材料制成的圆导线，甲的长度和截面直径均是导线乙的n倍，则两条导线的电阻关系是：A甲、乙两条导线电阻相等 B甲导线电阻是乙导线电阻的n倍C甲导线的电阻是乙导线电阻的n分之一倍 D乙导线电阻是甲导线电阻的n2倍5、如图所示，则MN两点间的总电阻是：AB、CD6、两个电阻、，且R1R2，下列说法中正确的是：A由P=I2R可知，电阻大的消耗功率多，则P1P2B由P=可知，电阻小的消耗功率多，P2P1C当R1与R2串联后，电阻大的消耗功率多，则P1P2D当R2与R1并联后，电阻大的消耗功率多，则P1P27、若将额定值为“220伏，25瓦”、“220伏，60瓦”的两个灯泡串联后接在220伏的电源上工作，则：A两个灯泡均不能正常工作B25瓦的灯泡比较亮C60瓦的灯泡比较亮D两个灯泡工作都正常8、有一个满度电流为2毫安的电流表，内阻为100欧，现在要把它改装成量程为10安培的安培表，应配用多大电阻，怎样连接？9、有一个电路如右图，各已知电阻值及端电压在图中标出，求当滑动变阻器的阻值调为多大时