第五部分 电功率 一、电能 1、电能可能同其它形式的能量转化而来,也可以转化为其它形式的能量。 2、电能用W表示,常用单位是千瓦时(KWh),在物理学中能量的通用单位是焦耳(J),简称焦。1KWh = 3.6106J。 3、电能表是测量一段时间内消耗的电能多少的仪器。A、“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用;B、“10(20)A”指这个电能表的额定电流为10安,在短时间内最大电流不超过20安;C、“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用;D、“600revs/KWh”指这个电能表的每消耗一千瓦时的电能,转盘转过600转。 4、电能转化为其他形式能的过程是做功的过程,有多少电能发生了转化,就说电流做了多少功。实质上,电功就是电能,也用W表示,通用单位也是焦耳,常用单位是千瓦时。 二、电功率 1、电功率是表示消耗电能的快慢的物理量,用P表示,单位是瓦特,简称瓦,符号是W。常用单位有千瓦(KW)。1KW = 103W 1马力 = 735瓦。电功率的定义也可以理解为:用电器在1秒内消耗的电能。 2、电功率与电能、时间的关系: P = W / t 在使用时,单位要统一,单位有两种可用:(1)、电功率用瓦(W),电能用焦耳(J),时间用秒(S);(2)、电功率用千瓦(KW),电能用千瓦时(KWh,度),时间用小时(h)。 3、1千瓦时是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。 4、电功率与电压、电流的关系公式: P = I U 单位:电功率用瓦(W),电流用安(A),电压用伏(V)。 5、用电器在额定电压下工作时的电功率(或者说用电器正常工作时的电功率),叫做额定功率。 三、测量小灯泡的电功率 1、测量小灯泡电功率的电路图与测电阻的电路图一样。 2、进行测量时,一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率,但不能用求平均值的方法计算电功率,只能用小灯泡正常发光时的电功率。 四、电和热 1、电流通过导体时电能要转化成热,这个现象叫电流的热效应。 2、根据电功率公式和欧姆定律,可以得到: P = I2 R 这个公式表示:在电流相同的条件下,电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。 3、当发电厂电功率一定,送电电压与送电电流成反比,输电时电压越高,电流就越小。此时因为输电线路上有电阻,根据P = I2 R 可知,电流越小时,在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时提高送电电压,减少电能在输电线路上的损失。 4、电流的热效应对人们有有利的一面(如电炉、电热水器、电热毯等),也有不利的一面(如电视机、电脑、电动机在工作时产生的热量)。我们要利用有利电热,减少或防止不利电热(如电视机的散热窗,电脑中的散热风扇,电动机的外壳铁片等)。 五、电功率和安全用电 根据公式 I = P / U 可知,家庭电路电压一定时,电功率越大,电流I也就越大。所以在家庭电路中:A、不要同时使用很多大功率用电器;B、不要在同一插座上接入太多的大功率用电器;C、不要用铜丝、铁丝代替保险丝,而且保险丝应该在可用范围内尽量使用细一些的。 【例题1】如图1所示,R1的阻值是2Ω,两端的电压是3V,R2的阻值是4Ω,则2s内在R3上所消耗的电能是多少? 【解析】.这是一道综合运用串联电路特点和欧姆定律来计算电功的问题。对于纯电阻器件而言,只要想办法求出该器件的电流、电压、电阻三个电学基本量的任意两个量和时间即可求出电功。在这一思想指导下,计算R3在2s内所消耗的电能:方法一是求R3的电压U3和电流I3;方法二是求U3和R3;方法三可先求I3和R3。在计算过程中要充分利用串联电路的特性、公式,注意欧姆定律在适用时各物理量应满足同一性原则。解决此类问题的方法是先弄清电路的连接方式,在运用相应的串、并联电路特性和欧姆定律去分头寻找研究对象的三个基本量中的任意两个(时间往往是已知的);如果研究对象是非纯电阻器件,计算电功只能适用定义式计算。该题在R3上消耗的电能是27J。 电能表的问题 1.电能表是测量电功或者说是测量用户的用电器在一段时间内消耗电能的多少。 2.读数:窗口两次之差就是这段时间内使用的千瓦时数,最后一位是小数。 3.铭牌如图2所示的物理意义: ①“220V”表示电能表的额定电压是220V。 ②“20A”表示允许通过这只电能表的最大电流是20A。 ③“kWh”表示电能表测量电功所用的单位是kWh,即“度”。 ④“2500R/kWh”表示每消耗1度电,电能表的表盘旋转2500转。 三、额定电压与额定功率 U实>U额,则P实>P额 U实=U额,则P实=P额 U实<U额,则P实<P额 【例题2】三盏电灯A(220V,40W)、B(110V,40W)、C(36V,40W),当它们各自正常发光时, 单位时间内所消耗的电能哪个最大? 【解析】本题容易出错的地方在于不了解电功率的意义,误认为额定电压越高的电功率便越大。 正确分析方式是:电流通过电灯做功的过程就是消耗电能的过程,单位时间内做多少电功便消耗多少电能,当三盏电灯都正常发光时,虽工作电压各不相同,但其电功率都是40W,所以三盏灯每秒做的电功以及每秒消耗的电能都是40J,所以正确的答案是单位时间内三盏灯消耗的电能相同。 四、测量小灯泡的电功率 【例题2】如图3所示是测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率的 电路图 (1)(2)Ω,电源有两节干电池串联组成,电流表有量程0~0.6A 和0~3A两档,那么a表量程应选 挡,b表量程选 挡。 (4)))))∽3V”挡,小灯泡的电阻约为10Ω,它在正常工作时的电流约为I=U/R=0.25A<0.6A,所以电流表b的量程应选“0∽0.6A”挡。 (4)) 电功(W) W=UIt 焦耳 (J) 电能表 W=W1+W2 W1: W2= R1: R2 W=W1+W2 W1: W2= : R2 : R1 电功率(P) P = W /t P=UI 瓦特 (W) 电流表 电压表滑动变阻器(伏安法) P=P1+P2 P1: P2= R1: R2 P=P1+P2 P1: P2= R2 : R1 电热 (Q) Q=I2Rt 焦耳 (J) Q=Q1+Q2 Q=Q1+Q2 Q1: Q2=R1: R2 【例题3】同为“36V 40W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5min,它们产生热量是: A.一样多 B.电灯最多 C.电扇最多 D.电烙铁最多 【解析】三个用电器消耗的功率、通电时间相同,由W=Pt可知它们消耗的电能一样多,但从能量转化的角度考虑,电灯将电能转化为大量热能及少量光能,电扇将电能转化为大量机械能和少量热能,而电烙铁将电能全部转化为热能,所以产生热量最多的用电器是电烙铁。正确答案应为D。 【】Ω,通 电10s且正常发光,根据这些已知条件,可以求出哪些物理量,请一一计算出来。 【】计算出所有电学中的基本物理量,能够涉及到所有的电学概念和定律。 题中隐含的条件:额定电压下,灯泡的额定功率,切灯泡正常发光。可求出的物理量有: (1)Ω 通电10s钟 (5))))Ω=2A (9)电阻消耗的电能WR=UIRt=12V×2A×10s=240J (10)电阻的功率PR=UIR=12V×2A=24W (11)×6Ω×10s=240J 第六部分 电与磁 一、磁场 1、物体具有吸引铁、钴、镍等物体的性质,该物体就具有了磁性。具有磁性的物体叫做磁体。 2、磁体两端磁性最强的部分叫磁极,磁体中间磁性最弱。当悬挂静止时,指向南方的叫南极(S),指向北方的叫北极(N)。 3、同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。 4、磁体周围存在一种物质,能使磁针偏转,叫做磁场。磁场对放入它里面的磁体会产生力的作用。 5、在物理学中,为了研究磁场方便,我们引入了磁感线的概念。磁感线总是从磁体的北极出来,回到南极。 6、地球也是一个磁体,所以小磁针静止时会由于同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引的原理指向南北,由此可知,地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。 7、地磁南极与地理北极、地磁北极与地理南极并不完全重合,中间有一个夹角,叫做磁偏角,是由我国宋代学者沈括首先发现的。 8、一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化。有些物体在磁化后磁性能长期保存,叫永磁体(如钢);有些物体在磁化后磁性在短时间内就会消失,叫软磁体(如软铁)。 二、电生磁 1、通电导线的周围有磁场,磁场的方向跟电流的方向有关,这种现象叫做电流的磁效应。这一现象是由丹麦物理学家奥斯特在1820年发现的。 2、把导线绕在圆筒上,做成螺线管,也叫线圈,在通电情况下会产生磁场。通电螺线管的磁场相当于条形磁体的磁场。 3、通电螺线管的磁场方向与电流方向以及螺线管的绕线方向有关。磁场的强弱与电流强弱、线圈匝数、有无铁芯有关。 4、在通电螺线管里面加上一根铁芯,就成了一个电磁铁。可以制成电磁起重机、排水阀门等。 5、判断通电螺线管的磁场方向可以使用右手定则:将右手的四指顺着电流方向抓住螺线管,姆指所指的方向就是该螺线管的北极。 三、电磁继电器 扬声器 1、继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接地控制高电压、强电流电路的装置。实质上它就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2、电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成;其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分组成。 3、扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。 4、示意图。 四、电动机 1、通电导体在磁声中会受到力的作用。它的受力方向跟
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