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第十五章电能与电功率讲练结合教案

来源:个人技术集锦


第十五章 电能与电功率

15.1 电能与电功

一、电功:

1、定义:电流通过某段电路所做的功叫电功。

2、实质:电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,或者说就消耗了多少电能。 3、计算公式:W=UIt 或者W=Pt(适用于所有电路)

4、单位:国际单位是焦耳(J),常用单位是度(kwh) ;换算关系:1 kw·h=3.6×106J

5、不过用电器是串联还是并联,计算电路中的总电功的方法:(1)总电功等于每个用电器的电功之和,即用W总=W1+W2+„计算。(2)用W总=P总t或W总=U总I总t计算。 6、电功的测量:

(1)测量电路中所有用电器在一段时间内所做的电功(或者一段时间内测量消耗的电能)仪表是电能表,要求安装在家庭电路的干路上。

(2)电能表上标有的“220V”“5A”分别表示:电能表额定电压220V;允许通过的最大电流是5A;还可以根据P=UI计算出接在该电能表上的用电器同时使用的最大功率是1100W。标有的“3000R/kwh”表示每消耗一度电电能表转盘转3000转。

(3)电能表的读数:①测量较大电功时用刻度盘读数,最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。如:电能表月初和月底的示数分别是

3 2 4 6 8 3 2 6 5 4

(4) 这个月用电18.6度合6.696×107J 。 ②测量较小电功时,用表盘转数读数。如某用电器单独工作时,电能表(3000R/kw·h)

在10分钟内转36转,则10分钟内电器消耗的电能是4.32×104

J(提示可以把3000R/kw·h 理解成1 kw·h=3000转,则1转=(1/3000)kw·h,如转10转则消耗电能W=10×(1/3000)kw·h,然后再换算W=10×(1/3000)×3.6×106J=1.2×104J)

巩固练习: 1、我国照明电路的电压为 _______ 伏,家用电器之间是 ________的(选填“并联”或“串联”),家庭消耗的电能是用_________表来测量的。 2、在物理学中“千瓦时”是下列哪个物理量的单位( ) A. 电压 B.电阻 C.电功 D.电功率

3、下列仪器、仪表中,可以直接测量电功的是( )

A.电流表 B.电压表 C.电能表 D.测电笔

4.串联在电路中的两盏灯L1和L2,已知L1的电阻比L2的电阻大,则 灯两端电

第1页 共2页 压大,相同时间内, 灯消耗的电能多, 灯更亮些;若将它们并联在电路中,通过 灯中的电流大些,相同时间内电流通过 灯做功多些, 灯更亮一些。

5.关于电功,下列说法中正确的是( ) A.用电器通电的时间越长,电流做的功一定越多。 B.通过用电器的电流越大,电流做的功一定越多。 C.用电器两端的电压越大,电流做的功一定越多。 D.用电器消耗的电能越大,电流做的功一定越多。 6.某电炉的电阻是48.4Ω,接到220V的电路中,通电5min ,电流做了多少J的功?

7.一个小电动机接在6V的电源上,通电1min电流做功180J。求通过电动机的电流是多大?

15.2 认识电功率

电功率:

1、定义:电流在单位时间内所做的功叫电功率。其物理意义:表示电流做功快慢的物理量。

2、国际单位是W ,还有一个单位是kw,电功率的计算公式:P=UI=W/t(适用于所有电路)此外还有两个常用公式:P=I2R和P=U2/R 3、使用P=W/ t 、W=Pt或t=W/P时,其中的物理量“P、W、t”分别选用“W、J、s”三个单位或分别选用 “kw、 kw·h、h” 三个单位。

巩固练习:

1.电功率反映了 ( )

A.电流做功的多少 B.电流做功的快慢 C.电流的强弱 D.用电器电阻大小

2.某用电器的电功率为100W,它的物理意义是_________________________。 3.一盏电灯25h耗电1kW·h,这盏电灯的功率是________W。

4.某照明灯额定电压是36V,正常发光时灯丝电阻为24Ω,则照明灯的额定电流是 A。

15.3怎样使用电器正常工作

一、额定功率和实际功率: (1)额定电压指用电器正常工作时的电压。额定功率指用电器在额定电压下的功率。利用它们可以计算用电器的额定电流和电阻,公式分别是:I额=P额/U额和R=U2额/P额 (2)根据R=U2额/P额可知额定电压相同的灯泡,额定功率大的灯丝电阻小,形状粗而短,额定功率小的电阻大,形状细而长。不过要注意灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率。

(3)有时需要计算用电器的额定功率,通常用P2额=U额I额或者P额=U额/R计算。 (3)有时需要计算用电器的实际功率:用电器在不同电压下工作时,通常认为它的

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电阻不变,先要根据用电器的额定电压和额定功率计算它的电阻,然后根据公式P实=U2实/R计算实际功率。如果能知道用电器实际工作的电压和电流,也可以用P实=U实I实计算实际功率。

(4)当U实 =U额时,P实=P额 用电器正常工作,当U实<U额 时,P实<P额 用电器不能正

常工作,当U实 > U额 P实 > P额 长期使用影响用电器寿命或用电器烧坏。

二、用伏安法测灯泡的额定功率的原理是:P=UI ;电路图是:

巩固练习:

1.把标有“PZ220V 100W”的甲灯和“PZ220V 15W”的乙灯相比较,下列说法中正确的是( )

A.甲灯丝较细,正常发光的电流较小 B.甲灯丝较粗,正常发光的电流较大 C.乙灯丝较细,正常发光的电流较大 D.乙灯丝较粗,正常发光的电流较小 2.一只标有“220V 25W”的灯泡,其中“220V”表示该灯的 ,“25W”表示该灯的 。1度电能供该灯正常工作 小时。

3.现有“220V 40W”、“110V 40W”和“36V 40W”的三个电灯,分别在额定电压下工作,则( )

A.“220V 40W”的电灯最亮 B.“110V 40W”的电灯最亮 C.“36V 40W”的电灯最亮 D.三盏电灯一样亮

4.小光做“测量小灯泡额定电功率”的实验,如图18所示是实验所用到的器材。小灯泡额定电压为2.5V。

图18

(1)、用笔画线代替导线,将还没有连接的实验器材按需要连接完整。

(2)、完成电路连接并闭合开关后,小光发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近电源电压(3v),出现故障的可能原因是 (填字母代号)

A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.电压表短路 D.电流表断路 (3)、排除电路故障后,闭合开关,电表读数如图18甲、乙,则电压表的示数是 V,电流表的示数是 A。 (4)、若他想测量小灯泡的额定功率,应将图18中的变阻器滑片P向 端(填“A”或“B”)移动,使电压表的示数为2.5V,此时电流表的读数为0.25A,则小灯泡的额定功率是 ,此时灯泡的电阻为 。

15.4探究焦耳定律

电流的热效应与电阻的关系探究实验

第3页 共4页 1、实验原理:根据煤油在玻璃管里上升的高度判断电流产生的热量(此乃转化法)。选用煤油的目的:一方面它是绝缘体;另一方面煤油的比热容小,在相同条件下吸热,温度升高的快。

2、实验中为了控制电流相等,可以将两根电阻丝串联,结论:在电流一定时,导体发热的功率与电阻成正比;用公式P=I2R表示。实验中为了控制电压相等,可以将两根电阻丝并联,结论:在电压一定时,导体发热的功率与电阻成反比;用公式P=U2/R表示。 3、焦耳定律: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。公式是:Q=I2Rt

4、应用——电热器:利用电流的热效应而制成的发热设备。

巩固练习:

1.一根100Ω的电阻丝通过的电流是2A,它的电功率是___W ,通电1min时产生的热量是_______J。

2.电阻R1、R2串联在电路中,R1=4,R2=6,则P1:P2=_____。 Q1:Q2=______。

3.现有甲乙两个电炉子,已知电炉电阻R1>R2,分别接入电源电压220V的电路中,相同时间内,它们发热情况是( )

A 、甲放热多 B 、乙放热多 C 、同样多 D、无法判断 4.将一台“220V 100W”的电风扇,一个”220V 100W”的充电器,一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上,在相同时间内,电流通过他们时发热功率最大的是 ( )

A 电烙铁 B 充电器 C 电风扇 D 一样多

5.一台直流电动机,线圈电阻为0.5Ω,接在12V的电源上,通过它的电流为2A,这台电动机工作1min消耗多少电能?有多少热量产生?

6.如图所示是探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置。

(1)为了方便比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少,甲乙两瓶中要装入质量 (选填“相等”或“不等”)的 (选填“同种”或“不同”)液体。 (2)实验中通过观察 来比较电流产生的热量的多少。 (3)两电阻丝的连接方式是 ,控制 相等,选用的两电阻丝的阻值应 。 (4)实验结论是 。 (5)该实验装置还可以研究通电时间一定时电流通过导体产生的热量与 的关系。

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第十五章 电能与电功率测试题

15.1电功和电功

1.小明家中的电能表5月初的示数如图所示,5月份交 了48.4元的电费,若每度电的价格是0.8元,则小明家

KWh 0 0 1 8 5 5月底电能表的示数应为 ,根据 电能表的铭牌,你还能读到哪些信息?请写出其中的两条: 220V 10A 50H (1) ; 3000/KWh NO.1866711 (2) 。

2.电流做功的过程中,伴随着电能向 的转化,电流通过电灯泡时做了1080J

的功,说明消耗了 J的电能,转化成了 能和 能。

3.串联在电路中的两盏灯L1和L2,已知L1的电阻比L2的电阻大,则 灯两端电压大,相同时间内, 灯消耗的电能多, 灯更亮些;若将它们并联在电路中,通过 灯中的电流大些,相同时间内电流通过 灯做功多些, 灯更亮一些。 4.关于电功,下列说法中正确的是 ( )A.用电器通电的时间越长,电流做的功一定越多。 B.通过用电器的电流越大,电流做的功一定越多。 C.用电器两端的电压越大,电流做的功一定越多。 D.用电器消耗的电能越大,电流做的功一定越多。 5.已知R1:R2=2:3,将它们串联接到电路中,相同时间内消耗电能之比为( )A.3:2 B.2:5 C.3:5 D.2:3 6.某电炉的电阻是48.4Ω,接到220V的电路中,通电5min ,电流做了多少J的功?

7.R1=6Ω、R2=12Ω,并联后接到12V的电源上,求:(1)1min内电流通过R1所做的功。(2)通电多长时间,整个电路消耗10800J的电能?

15.2 认识电功率

1.下列关于电功率的说法中正确的是( ) A.电功率是表示电流做功多少的物理量 B.电功率是表示电流做功效率高低的物理量

第5页 共6页 C.电功率是反映电流做功的快慢程度的物理量 D.电功率是反映电能转化为其他形式能的物理量 2.接在电路中的两个用电器,电功率大的( ) A.消耗的电能一定多 B.通过的电流一定大 C.电流做功一定快 D.两端的电压一定大

3.两个电阻R1>R2,分别用P1和P2表示它们的电功率,下列说法中正确的是( ) A.当电阻丝R1和R2串联接入电路中时,电功率P1 P2 C.电功率P1 一定大于P2

D.电功率P1 可能小于P2也可能大于P2

4.把10Ω和20Ω的两个电阻串联接在12V的电源上,它们消耗的电功率之比为 ( )

A.1:2 B.2:1 C.1:1 D.1:4

5.某用电器的电功率为100W,它工作1h消耗的电能是 KWh;另一个用电器工作40h,消耗的电能是1KWh,则它的功率是 W。 6.某灯泡接在220V的电路中时,消耗的电功率是40W,求: (1)通过灯丝的电流是多大? (2)灯丝的电阻是多少?

(3)工作10min,消耗电能多少J? 7.把R1=2Ω的电阻和R2=4Ω电阻串联后接在电源上,已知R1两端的电压是1V。求: (1)电源电压 (2)电阻R1消耗的电功率

(3)5min内电流通过R2所做的电功。

15.3怎样使用电器正常工作

1.一只标有“220V 25W”的灯泡,其中“220V”表示该灯 。“25W”表示该灯的 ;1KWh电能可供该灯正常工作 h。

2.一只标有“220V 1500W”的电炉接在220V的电路上,1h要消耗 KWh的电能,通过的是电流是 A,1s内电流做功 J。 3.白炽灯的亮度决定于它的( )

A.额定功率的大小 B.实际功率的大小

C.灯泡两端电压的大小 D.灯泡中通过电流的大小

4.灯泡L1和L2分别标有“220V 40W”和“220V 60W”的字样,它们中 的电阻大些,若灯丝的长度相同, 灯丝粗些。

5.灯泡L1和L2分别标有“220V 25W”和“220V 15W”的字样,若两灯泡串联起来,

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接在家庭电路中,则两灯的电压之比是 ,通过的电流之比是 ,消耗的实际功率之比是 ,较亮的灯是 。

6.有一电灯泡,它的额定电压是6V,当加在它两端的电压是4V时,通过通过灯泡的电流是0.2A,求:

(1)灯泡的额定功率是多大?

(2)当加在灯泡两端的电压为5V时,灯泡的实际功率是多少?

7.要使标有“9V 9W”字样的灯泡实际功率为2.25W,则它两端的实际电压应为多大?

8.一只标有“24V 40W”的灯泡接在36V的电源上,要使它正常发光,还要串联一个多大的电阻?此电阻消耗的电功率多大?此电路工作5min消耗多少电能?

9.将一只标有“6V 6W”的灯泡接到电源上,测得灯泡的实际功率为1.5W,求: (1)灯泡的电阻是多大? (2)电源电压是多大?

15.4 探究焦耳定律

1.把两根电热丝串联接到电源上,发出热量较多的一定是( ) A.通过电流较大的 B.两端电压较大的 C.电阻较小的 D.以上三个都对

2.电熨斗通电一段时间后,熨斗面很烫,而连接电熨斗的导线却不怎么热,这是因为( )

A.导线的电阻远小于熨斗的电阻,导线消耗的电能很少 B.通过导线的电流远小于通过熨斗的电流

C.导线的散热比熨斗快 D.导线外有绝缘皮隔热

4.有额定电压、额定电功率均相同的电风扇、电烙铁、日光灯,各自在额定电压下正常工作相同的时间,比较它们产生热量的多少,结果是( ) A.一样多 B.电风扇最多 C.电烙铁最多 D.日光灯最多

第7页 共8页 5.将阻值为4Ω的电热丝接入电路中,通过的电流为1A,在0.5min内产生的热量是 J。

6.一种家用电熨斗的规格为“220V 800W”。这种电熨斗内部电热丝的电阻是 Ω,在额定电压下工作10min产生 J的热量。

7.某电热杯中有甲、乙两根电热丝,只将甲电热丝接到电源上时,烧开一杯水需要12min,只将乙电热丝接到电源上时,烧开同样的一杯水需18min,若将它们串联接到电源上时,烧开同样的一杯水需 min。若将甲、乙并联起来接到电源上时,烧开同样的一杯水需要 min 。(设电源电压不变,不计热量损失)

8.有一电水壶的规格“220V 1000W”,该电水壶正常工作时,内部电热丝的电阻多大?在额定电压下把1Kg20℃的水烧开需要多长时间?(不计热损失)

实验题

9.芳芳自从学习电学知识后,对家里的用电器非常感兴趣,想自制一只台灯,她去商店选购了一只标号是“36V 36W”的灯泡,回到家后在着手安装时,突然想起家庭电路的电压是220V,于是她在买回的灯泡包装盒内寻找说明书,但没有找到,却发现了一只配件.

(1)芳芳想知道配件的作用及有关它的性能参数(如额定功率、额定电流、电阻等),于是设计了如图12所示的电路图和记录数据的表格,请你根据电路图帮助他把实物图连接完整.注意在连接电路时开关 ,滑动变阻器要调到 的位置。

(2)芳芳

在正确连接完电路后,将测得的实验数据记录在下列表格中,根据实验数据能够知道配件的性能参数是 (只要求写出一个参数及其数值). (3)芳芳利用“36V 36W”的灯泡和配件制成了一只台灯,请你在虚线框内画出这只台灯的电路图,并说明配件在电路中所起的主要作用是什么

第8页 共8页

答: .】

10.安娜同学想利用图15所给实验器材 “测定小灯泡的额定功率”,已知电源电压为

6V,小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω. 1 2 0 0.2 0.4 3 0 0.6 A

A B 0.6 3

图16 (1)电路连接中有一处明显错误,请你在错误处打“×”,并在原图中画出正确的电路连线。

(2)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数为2.4V;继续移动滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为3.8V,此时电流表的示数如图16所示为 A,小灯泡的额定功率是 W. 11.小红用一只标有2.5V字样的小灯泡练习测定小灯泡的电功率。 P 0.6 3 3 15 + (1)小红完成的电路连接如图所示,闭合开关前滑动变阻的滑片P应置于 (选

填“左”或“右”)端;

(2)小红闭合开关,发现灯泡不亮,电压表有示数,电流表无示数,任意移动滑

动变阻器的滑片,电压表示数不变。经检查电路连接无误,且导线无接触不良之处,产生这种故障原因是 。

(3)排除故障后,为测定小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器的滑片使得电压

表示数为 V。

(4)小红还想利用上述实验装置测量一段电炉丝的电阻Rx,可是连接电路时发现电流表已烧坏,原电路不能使用。请你利用现有器材(电压未知的电源、量程合适的电

第9页 共10页 压表、最大阻值已知为R0的滑动变阻器、开关各一个,导线若干),帮助设计一个不用改变电压表位置就能测出这段电炉丝电阻的电路。把你设计的实验电路图画在虚线框内(电炉丝的符号用电阻的符号表示), (5)你的主要实验过程及测量的物理量

是 ;计算电炉丝电阻的表达式是:

图11 Rx= 。

12.在“探究影响电流做功多少的因素”活动中,同学们设计了如图甲、乙、丙三个 电路。

S S A L1 S P L2

P AL1 1

L2 V A2 V1 V2

甲 乙 丙 ⑴经过讨论,认为不应该选择图甲电路,原因是 .

⑵为研究电流做功与电压的关系,应该选择图 所示的电路. ⑶利用图丙电路研究某问题,当闭合开关后,发现两灯都不亮,电压表V1有示数,电

压表V2无示数,则电路发生的故障是 .

⑷学习电功率知识后,小明想测灯泡的额定功率,将标有“12V 6W”灯泡L1和“6V

4W”灯泡L2按图丙电路连接,再接入电流表.经分析,能测出灯泡 的额定功率.

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