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1、电功电功 电功率电功率 串并联电路串并联电路要点要点疑点疑点考考点点课课 前前 热热 身身能力能力思维思维方方法法延伸延伸拓展拓展要点要点疑点疑点考点考点一、电功电功率一、电功电功率 1.1.导体中的自由电荷在电场力作用下定向导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动,电场力所做的功称为电功移动,电场力所做的功称为电功.电功公式电功公式W=W=qUqU=IUtIUt,适用于一切电路适用于一切电路.包括纯电阻和非包括纯电阻和非纯电阻电路纯电阻电路.但要注意与某部分电路中各量的但要注意与某部分电路中各量的对应关系对应关系.2.“2.“度度”是日常生活中使用的电功单位,是日常生活中使用的电功单位,1 1
2、度度=3.610=3.6106 6J.J.电流通过用电器做功的过程,电流通过用电器做功的过程,实际上是电能转化为其他形式的能的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程.要点要点疑点疑点考点考点 3.3.电功率等于单位时间内电流所做的电功率等于单位时间内电流所做的功,计算公式功,计算公式P=W/t=UIP=W/t=UI也适用于一切电也适用于一切电路路.要注意与某部分电路中各量的对应关要注意与某部分电路中各量的对应关系系.4.4.用电器的额定功率是指用电器在额用电器的额定功率是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率;而用电器定电压下工作时消耗的功率;而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工的实际功
3、率是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率作时消耗的功率.要点要点疑点疑点考点考点二、焦耳定律、电功和电热的关系二、焦耳定律、电功和电热的关系 1.1.焦耳定律:电流流过导体时,导体上产焦耳定律:电流流过导体时,导体上产生的热量生的热量Q=I2RtQ=I2Rt,此式也适用于任何电路,此式也适用于任何电路,包括电动机等非纯电阻发热的计算包括电动机等非纯电阻发热的计算.产生电产生电热的过程,是电流做功,把电能转化为内能热的过程,是电流做功,把电能转化为内能的过程的过程.2.2.在纯电阻电路中,电流做功,电能完全在纯电阻电路中,电流做功,电能完全转化为电路的内能转化为电路的内能.因而电功等于电热,有:
4、因而电功等于电热,有:W=UIt=IW=UIt=IRtRt=(U2/R)t.=(U2/R)t.P=UI=I2R=U P=UI=I2R=U/R./R.要点要点疑点疑点考点考点 3.3.在非纯电阻电路中,电流做功,电在非纯电阻电路中,电流做功,电能除了一部分转化为内能外,还要转化能除了一部分转化为内能外,还要转化为机械能、化学能等其他形式的能为机械能、化学能等其他形式的能.因因而电功大于电热,电功率大于电路的热而电功大于电热,电功率大于电路的热功率。即有:功率。即有:W=UIt=EW=UIt=E机、化机、化+I2Rt+I2Rt或或UI=IUI=IR+PR+P其其他他(P(P其他指除热功率之外的其他
5、形式能其他指除热功率之外的其他形式能的功率的功率)。要点要点疑点疑点考点考点三、串并联电路三、串并联电路 1.1.性质和特点性质和特点要点要点疑点疑点考点考点2.2.等效电路等效电路 (1)(1)某些元件的等效处理:根据需某些元件的等效处理:根据需要,可将要,可将(理想理想)电流表和电压表分别电流表和电压表分别等效为导线和断开,非理想电流表、等效为导线和断开,非理想电流表、电压表等效为电阻;将电容器等效为电压表等效为电阻;将电容器等效为断路电源或电压表断路电源或电压表.要点要点疑点疑点考点考点 (2)(2)将复杂电路或不规则电路等效为串并将复杂电路或不规则电路等效为串并联关系很明确的规则电路,
6、方法有联关系很明确的规则电路,方法有将电流、将电流、电压表、电容器进行等效处理电压表、电容器进行等效处理无电流支路无电流支路(元件元件)拿掉拿掉电势相同点合并电势相同点合并导线可任意导线可任意长短、变形长短、变形将各点电势高低排序将各点电势高低排序确定各确定各元件电流方向,各结点分流情况元件电流方向,各结点分流情况.综合以上各综合以上各点即可画出等效电路点即可画出等效电路.但求解电流表、电压表但求解电流表、电压表示数、电容器电压时,仍要在原电路中找出示数、电容器电压时,仍要在原电路中找出这些值与各电阻中电流电压的关系这些值与各电阻中电流电压的关系.课课 前前 热热 身身1.1.含有下述用电器的
7、电路中,哪些属含有下述用电器的电路中,哪些属于纯电阻电路于纯电阻电路()()A.A.电扇和电吹风电扇和电吹风 B.B.白炽灯和电烙铁白炽灯和电烙铁 C.C.电炉和电熨斗电炉和电熨斗 D.D.电解槽电解槽BC课课 前前 热热 身身2.2.三个阻值都是三个阻值都是1212 的电阻,它们的电阻,它们任意连接,组成电路,总电阻值可任意连接,组成电路,总电阻值可能为能为()()A.4 A.4 B.24 B.24 C.8 C.8 D.18 D.18 ACD课课 前前 热热 身身3.3.两只灯炮两只灯炮A A和和B B,额定电压都是额定电压都是110V110V,A A的额定的额定功率为功率为60W60W,B
8、 B的额定功率为的额定功率为100W100W,为了把它们为了把它们接在接在220V220V电路上都能正常发光,并要求电路中电路上都能正常发光,并要求电路中消耗的电功率最小,应采用图消耗的电功率最小,应采用图10-2-110-2-1中的哪种中的哪种接法接法()()C课课 前前 热热 身身4.4.有一起重机用的直流电动机,有一起重机用的直流电动机,如图如图10-2-210-2-2所示,其内阻所示,其内阻r=0.8 r=0.8 ,线路电阻线路电阻R=10 R=10 ,电源电压电源电压U=150VU=150V,伏特表示伏特表示数为数为110V110V,求:求:(1)(1)通过电动机电流;通过电动机电流
9、;(2)(2)输入到电动机的功率输入到电动机的功率P P入;入;(3)(3)电动机的发热功率电动机的发热功率PrPr,电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率.课课 前前 热热 身身解:解:(1)I=U/r=110/0.8=137.5A(1)I=U/r=110/0.8=137.5A(2)P(2)P入入=IU=137.5110=15.12kW=IU=137.5110=15.12kW(3)Pr=I(3)Pr=Ir=137.5r=137.50.8=15.12kW0.8=15.12kW P P机机=P=P入入-Pr=0-Pr=0以上解法中有无错误,错在何处以上解法中有无错误,错在何处?正确解法正确解法
10、如何如何?答:错在:答:错在:(1)I=U/r(1)I=U/r对电动机不适用对电动机不适用课课 前前 热热 身身正确解法为:正确解法为:解:解:(1)I=(U-Um)/R=(150-(1)I=(U-Um)/R=(150-110)/10A=4A110)/10A=4A(2)P(2)P入入=UI=1104W=440W=UI=1104W=440W(3)Pr=I(3)Pr=Ir=4r=40.8W=12.8W0.8W=12.8WP P机机=P=P入入-Pr=(440-12.8)W=427.2W-Pr=(440-12.8)W=427.2W能力能力思维思维方法方法【例例1 1】将三只电灯如将三只电灯如图图10
11、-2-310-2-3所示连接,其所示连接,其中灯中灯A A为为“200V 100W”200V 100W”,灯,灯B B为为“220V 40W”220V 40W”,灯,灯C C为为“220V 25W”220V 25W”,若在此电路两端加若在此电路两端加220V220V电压,不计灯丝电电压,不计灯丝电阻随温度的变化,求三阻随温度的变化,求三只电灯实际功率只电灯实际功率.能力能力思维思维方法方法【解析解析】只要算出三只灯泡的电阻之比及实际只要算出三只灯泡的电阻之比及实际通过的电流之比,便可计算出它们的功率之比。通过的电流之比,便可计算出它们的功率之比。由于三只电灯额定电压相同,根据由于三只电灯额定电
12、压相同,根据P=U2/RP=U2/R得三灯电阻之比得三灯电阻之比R R1 1RR2 2RR3 3=1/1001/401/25=258=1/1001/401/25=258,电灯电灯B B、C C并联,有并联,有I I2 2R R2 2=I=I3 3R R3 3,则则I I2 2/I/I3 3=R=R3 3/R/R2 2=8/5=8/5通过通过灯灯A A的电流的电流I I1 1=I=I2 2+I+I3 3,所以有所以有 I I1 1II2 2II3 3=(8+5)85=1385.=(8+5)85=1385.据据P=IP=IR R,得实际功率之比得实际功率之比 P P1 1PP2 2PP3 3=(1
13、322)(825)(528)=(1322)(825)(528)=169160100.=169160100.能力能力思维思维方法方法【解题回顾解题回顾】额定电压是指用电器在正常工作额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压,在这个条件下它消耗的的条件下应加的电压,在这个条件下它消耗的功率就是额定功率,流经它的电流就是它的额功率就是额定功率,流经它的电流就是它的额定电流定电流.如果用电器在实际使用时,加在其上的实际如果用电器在实际使用时,加在其上的实际电压不等于额定电压,它消耗的功率也不再是电压不等于额定电压,它消耗的功率也不再是额定功率额定功率.但对于纯电阻用电器,可通过但对于纯电阻用电器,
14、可通过“铭铭牌牌”上的额定值求出其电阻值,一般认为这个上的额定值求出其电阻值,一般认为这个值是不随电压改变的值是不随电压改变的.另外,本题中用比例式求解比值的方法也是另外,本题中用比例式求解比值的方法也是一种常用的数学手段。一种常用的数学手段。能力能力思维思维方法方法【例例2 2】如图如图10-2-410-2-4所示的分压所示的分压器电路,器电路,A A、B B为分压器的输出为分压器的输出端,若把滑动变阻器的滑动片端,若把滑动变阻器的滑动片P P置于变阻器中央,置于变阻器中央,下列判断正确的是下列判断正确的是(ABC)(ABC)A.A.空载时输出电压空载时输出电压U UABAB=U=UCDCD
15、/2/2B.B.当接上负载当接上负载R R时,输出电压时,输出电压U UABABU UCDCD/2/2C.C.负载负载R R越大,越大,U UABAB越接近越接近U UCDCD/2/2D.D.负载负载R R越小,越小,U UABAB越接近越接近U UCDCD/2/2能力能力思维思维方法方法【解析解析】空载时,因空载时,因R RCPCP=R=RPDPD,由串联电由串联电路特点可知路特点可知U UABAB=U=UPDPD=U=UCDCD/2./2.当接上负载当接上负载R R时,因时,因R R并并R RCPCP,故,故 U UABABU UCDCD/2./2.负载电阻负载电阻R R越大,越大,R R
16、并越接近于并越接近于R RPDPD,U UABAB越接近越接近CDCD/2./2.因此,选项因此,选项ABCABC正确正确.能力能力思维思维方法方法【解题回顾解题回顾】滑线变阻器在电路中很常见,作滑线变阻器在电路中很常见,作用有两种:一种是只有两点接入电路,相当于用有两种:一种是只有两点接入电路,相当于一个可变电阻通常叫限流电路;另一种是有三一个可变电阻通常叫限流电路;另一种是有三点接入电路,这时变阻器被分为两段,结构关点接入电路,这时变阻器被分为两段,结构关系还与其它部分连接有关,通常叫分压电路系还与其它部分连接有关,通常叫分压电路如本题中如本题中A A、B B间不接负载时,这两部分串联;间
17、不接负载时,这两部分串联;若若A A、B B间接负载时,则是间接负载时,则是PDPD间电阻与负载并联间电阻与负载并联后再与后再与CPCP间电阻串联,但不论是否接负载间电阻串联,但不论是否接负载PDPD间间电压的调节范围都是电压的调节范围都是0 0U UCDCD,比只有两点接入比只有两点接入电路的第一种情况调节范围要大电路的第一种情况调节范围要大.能力能力思维思维方法方法【例例3 3】一台小型电动机在一台小型电动机在3V3V电压下工作,电压下工作,通过它的电流是通过它的电流是0.2A0.2A,用此电动机提升重用此电动机提升重4N4N的物体时,在的物体时,在30s30s内可使该物体被匀速提升内可使
18、该物体被匀速提升3m3m若不计除电动机线圈生热之外的能量损若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求:失,求:(1)(1)电动机的输入功率;电动机的输入功率;(2)(2)在提升重物的在提升重物的30s30s内,电动机线圈所产生内,电动机线圈所产生的热量;的热量;(3)(3)线圈的电阻线圈的电阻.能力能力思维思维方法方法【解析解析】(1)(1)根据电动机两端所加电压和通过它根据电动机两端所加电压和通过它的电流可知电动机的输入功率的电流可知电动机的输入功率:P=IU=0.23W=0.6W.P=IU=0.23W=0.6W.(2)(2)电动机提升重物的机械功率电动机提升重物的机械功率 P P有有=Fv=
19、Gh/t=(43/30)W=0.4W.=Fv=Gh/t=(43/30)W=0.4W.根据能量关系根据能量关系P=PP=P有有+P+PQ Q,得生热的功率得生热的功率P PQ Q=P-P=P-P有有=(0.6-0.4)W=0.2W.=(0.6-0.4)W=0.2W.所生热量所生热量Q=Q=P PQ Qt t=0.230J=6J.=0.230J=6J.(3)(3)根据焦耳定律根据焦耳定律Q=I2RtQ=I2Rt,得线圈电阻得线圈电阻 R=Q/(IR=Q/(It)=6/(0.2t)=6/(0.230)30)=5 5 能力能力思维思维方法方法【解题回顾解题回顾】电功表示的是电流通过导电功表示的是电流通
20、过导体时消耗的全部电能都转化为其他形式体时消耗的全部电能都转化为其他形式的能,电热仅表示电流通过导体时消耗的能,电热仅表示电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分电能,的电能中转化为内能的那一部分电能,二者是不同的物理量,不能混淆二者是不同的物理量,不能混淆.计算计算公式不能通用,只有对纯电阻元件二者公式不能通用,只有对纯电阻元件二者算出的结果才是一致的算出的结果才是一致的.二者可通过能二者可通过能的转化与守恒定律联系起来的转化与守恒定律联系起来.能力能力思维思维方法方法【例例4 4】如图如图10-2-510-2-5所示,盒子内装有导线、所示,盒子内装有导线、一个电源和几个阻值相同的电阻
21、组成的电路,一个电源和几个阻值相同的电阻组成的电路,1 1、2 2、3 3、4 4为接线柱,用伏特表测得为接线柱,用伏特表测得U U1212=5.0V,U=5.0V,U3434=3.0V,U=3.0V,U1313=2.0V,U=2.0V,U2424=0V.=0V.如使盒子如使盒子内所用电阻最少,请在图中画出盒内的元件和内所用电阻最少,请在图中画出盒内的元件和电路。电路。能力能力思维思维方法方法【解析解析】由所给的数据可以看出,由所给的数据可以看出,U12=UU12=U+U34+U24,+U34+U24,这一电压关系正好符合串联电路中这一电压关系正好符合串联电路中总电压与分电压之间的关系,因此我
22、们可以总电压与分电压之间的关系,因此我们可以设想设想1 1与与3 3、3 3与与4 4、2 2与与4 4这三部分的电阻为串这三部分的电阻为串联关系联关系.由串联电路中电压分配与电阻成正比由串联电路中电压分配与电阻成正比的规律,可以确定的规律,可以确定R R1313/R/R3434=2/3,=2/3,而而2 2、4 4之间因之间因U U2424=0.=0.所以所以R R2424=0=0,可知可知2 2、4 4间为一根导线,间为一根导线,由于由于R R1313/R/R3434=2/3,=2/3,能力能力思维思维方法方法 故可初步设想盒内电路如图故可初步设想盒内电路如图10-2-610-2-6(甲甲
23、)所示,由于要求电阻个数最少,故最所示,由于要求电阻个数最少,故最后确定为图后确定为图10-2-6(10-2-6(乙乙)、(丙丙)两种情况两种情况能力能力思维思维方法方法【解题回顾解题回顾】这种题被称为电学黑这种题被称为电学黑盒问题,主要考查学生对电路串并盒问题,主要考查学生对电路串并联规律的综合运用能力和发散思维联规律的综合运用能力和发散思维能力能力.解题时要根据题中所给信息,解题时要根据题中所给信息,结合串并联电路中电流、电压、电结合串并联电路中电流、电压、电阻的规律和特点去推测判断,经验阻的规律和特点去推测判断,经验证得出结果证得出结果.延伸延伸拓展拓展【例例5 5】如图如图10-2-7
24、10-2-7所示的电路中,闭合开关,所示的电路中,闭合开关,灯灯L L1 1、L L2 2正常发光,由于电路出现故障,突正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯然发现灯L L1 1变亮,灯变亮,灯L L2 2变暗,电流表的读数变暗,电流表的读数变小,根据分析,变小,根据分析,发生的故障可能是发生的故障可能是()()A.RA.R1 1断路断路 B.RB.R2 2断路断路C.RC.R3 3短路短路 D.RD.R4 4短路短路延伸延伸拓展拓展【解析解析】等效电路如图等效电路如图10-2-810-2-8所示,所示,延伸延伸拓展拓展 若若R R1 1断路,总外电阻变大,总电流减小,路断路,总外电阻变大,总
25、电流减小,路端电压变大,端电压变大,L L1 1两端电压变大,两端电压变大,L L1 1变亮;变亮;abab部部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,总电分电路结构没变,电流仍按原比例分配,总电流减小,通过流减小,通过L L2 2、电流表的电流都减小,故电流表的电流都减小,故A A选选项正确项正确.若若R R2 2断路,总外电阻变大,总电流减小,断路,总外电阻变大,总电流减小,acac部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,R R1 1、L L1 1中电流都减小,与题意相矛盾,故中电流都减小,与题意相矛盾,故B B选项选项错错.若若R R3 3短路或短路或R R4 4短路,总外电阻减小,总电流短路,总外电阻减小,总电流增大,增大,A A中电流变大,与题意相矛盾,故中电流变大,与题意相矛盾,故C C、D D选项错,正确选项只有选项错,正确选项只有A.A.延伸延伸拓展拓展【解题回顾解题回顾】电路故障判断问题也电路故障判断问题也是本章的一种重要类型,分析判断是本章的一种重要类型,分析判断时要注意电路结构和断路、短路的时要注意电路结构和断路、短路的特征,如断路状态中电阻两端是等特征,如断路状态中电阻两端是等势的;另外还要找准电流表、电压势的;另外还要找准电流表、电压表所测的是哪一部分的值表所测的是哪一部分的值.
限制150内