電功和電功率
【解析】
由圖可知是用電流表和電壓表測定小燈泡額定功率電路。解答:
(1)根據電流表、電壓表的使用規則可以判斷:a與電燈并聯,是電壓表;b與電燈串聯是電流表。
(2)為了避免接線失誤,損壞電器,串聯前開關應斷開。滑到變阻器在電路中起分壓作用,分去一部分電壓,以保證小燈泡的安全使用,并得到需要的電壓,測量前串入電路的電阻應是變阻器的最大值,所以滑片p應在b點。
(3)電源選用兩節干電池,則電源電壓為3v,且小燈泡的額定電壓為2.5v,所以電壓表a表的量程應選“0∽3v”擋,小燈泡的電阻約為10ω,它在正常工作時的電流約為i=u/r=0.25a<0.6a,所以電流表b的量程應選“0∽0.6a”擋。
(4)當小燈泡兩端電壓為1.8v時,因沒有達到其額定電壓2.5v,所以其實際功率小
于額定功率,為使小燈泡消耗的功率等于其額定功率,應提高小燈泡兩端的電壓,使其達到2.5v,所以減小滑動變阻器入電路的電阻,以減小滑動變阻器兩端電壓,故滑片p應向a端移動,
(5)測定小燈泡的額定功率,依據是功率的公式,p=ui,需要測量的是小燈泡兩端的電壓v和提高它的電流i。
五、熟記電學中基本量的規律和特點,進行電功、電功率和電熱的計算
物理量
(符號) 公 式 單位
(符號) 測量儀器 串聯電路特點 并聯電路特點
電功(w) w = uit 焦耳
(j) 電能表 w = w1 + w2
w1: w2 = r1: r2 w = w1 + w2
w1: w2 = : r2 : r1
電功率(p)
p = w /t
p =ui 瓦特
(w) 電流表
電壓表滑動變阻器(伏安法) p =p1+p2
p1: p2 = r1: r2 p =p1+p2
p1: p2 = r2 : r1
電熱
(q) q =i2rt 焦耳
(j) q = q1+q2 q = q1+q2
q1: q2 = r1: r2
【例題3】同為“36v 40w”的電燈、電扇、電烙鐵都正常工作5min,它們產生熱量是:
a.一樣多 b.電燈最多 c.電扇最多 d.電烙鐵最多
【解析】三個用電器消耗的功率、通電時間相同,由w=pt可知它們消耗的電能一樣多,但從能量轉化的角度考慮,電燈將電能轉化為大量熱能及少量光能,電扇將電能轉化為大量機械能和少量熱能,而電烙鐵將電能全部轉化為熱能,所以產生熱量最多的用電器是電烙鐵。正確答案應為d。
【例題4】如圖4所示,燈泡l標有“220v 36w”字樣,r=6ω,通電10s且正常發光,根據這些已知條件,可以求出哪些物理量,請一一計算出來。
【解析】本題看起來雖然簡單,但實際上是一道開放性試題,它可以幾乎計算出所有電學中的基本物理量,能夠涉及到所有的電學概念和定律。
題中隱含的條件:額定電壓下,燈泡的額定功率,切燈泡正常發光。可求出的物理量有:
(1)燈泡兩端的實際電壓:u實=u額=12v
(2)燈泡的額定功率p實=p額=36w
(3)通過燈泡的電流i實=i額=p/u=3a
(4)燈泡的電阻rl=u2/p=4ω
通電10s鐘
(5)通過燈泡的電荷量q=it=30c
(6)燈泡消耗的電能wl=pt=360j
(7)燈泡、電阻兩端的電壓u總=ur=ul=12v