4.4电路中的能量转化与转移

作图法求解小灯泡功率的常考类型及其求解方法,乾县一中王永利,选题意义：作图法求解小灯泡功率是实验描绘小灯泡的伏安特性曲线必考的问题，在高考中出现的频率很高。同学们习惯于定量求解，利用作图法求解小灯泡功率对大家而言十分困难。教学目标：针对作图法求解小灯泡的功率经常考查三种类型问题，分析总结了每类问题的求解方法，旨在帮助同学们克服这个难点。,类型一、单个灯泡接入电路,例1、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，有一个小灯泡的伏安特性曲线如图1-a所示现把该灯泡接到图1-b所示的电路中，其中电源电动势E5V，内阻r2，定值电阻R8，此时灯泡实际功率为_W,作图过程：把定值电阻R等效成电源的内阻，则该电源E5V，短路时的电流为ImaxE/(R+r)0.5A，在灯泡的伏安特性曲线图中画出此电源的UI图线，如图1-c所示，两图线交点即表示该灯泡的实际工作点估读交点坐标为U1.5V，I0.35A，PUI1.50.35W0.525W.,1、直接作图法：做电源的U-I图像和伏安特性曲线相交，找到灯泡工作点2、读取工作点电压U和I的数值，计算P=UI,方法要点总结,注意：除灯泡外，其余定值电阻均为等效为电源内阻,类型二、多个灯泡并联接入电路,例2、某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系，可用的器材如下：电源、滑动变阻器、电流表、电压表、不同规格的小灯泡两个L1和L2、电键、导线若干。通过实验得到了L1和L2的伏安特性曲线如图2-a中的图线和图线。现将这两个小灯泡按照图2-b并联接在电动势3V、内阻6的电源两端，则此时电源两端的电压为_V；两小灯泡消耗的总功率为_W。,做图过程：小灯泡L1、L2并联，根据图2-a中、两条图线，结合电压U相等时总电流I=I1+I2，做出两小灯泡并联后的电压U和总电流I的U-I图线(纵坐标一定时，横坐标相加)，如图2-c中图线所示。再在图2-c中作出电源的UI图线，与图线相交，读得交点U=0.6V，I=0.4A。所以此时电源两端的电压为0.6V，干路电流为0.4A。那么两个灯泡总功率为P=UI=0.60.4W=0.24W。,方法要点总结：,1、先根据并联电路U相等，总电流I等于各支路电流之和的特点，在伏安特性曲线图中画出多个灯泡并联后总的U-I(或I-U)图线，两图线的交点即为多个灯泡并联后接在电源上的工作点。2、交点坐标U为每个灯泡两端的电压，I是多个灯泡总电流，灯泡总功率P=UI。,类型三、多个灯泡串联接入电路,例3、在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”试验中，所用灯泡A和B的灯丝是不同材料制成的，其伏安特性曲线如图3-a中LA和LB。现将两个灯泡串联后接在电动势为E=40V、内阻r=100的电源两端，如图3-b所示，此时两灯泡的总功率是_W，灯泡A的实际功率为_W。,作图过程：两个灯泡串联，由电流I相等时总电压U=U1+U2，在伏安特性曲线图中画出两个灯泡串联后总的U-I图线(横坐标一定时，纵坐标相加)，如图3-c中L总所示。再在图3-c中画出电源的U-I图线，与图线L总相交，读得交点U=20V，I=0.2A。则两灯泡总功率P=200.2W=4W。此时，干路电流I=0.2A，从曲线LA上可以读出UA=8V，所以PA=UAI=1.6W。,方法要点总结,1、根据每个灯泡的伏安特性曲线画出多个灯泡串联后总的U-I(或I-U)图线。然后再做出电源的U-I(或I-U)图线，两条图线的交点即为多个灯泡串联后接在电源上的工作点。2、交点坐标I为流过每个灯泡的