電學,初中物理又一大重點和難點。電功率的複雜計算,有時很令人頭疼。如何學好這一塊呢?下面我通過原創詳細分析,幫同學們理清思路,達到快速解題拿高分。
例1:如下圖電源電壓12V保持不變,
燈泡L标有12V、6W,
閉合開關S後,
滑片P置于a端時,
小燈泡正常發光,此時
電路消耗的總功率為___W。
若滑片P置于b端時,
将圖中的小燈泡換成一個
12V、9W的小燈泡L1,
則L1的實際功率___9W(選填大于或等于或小于).
解前四點分析與知識拓展:
一 電流的流動特征類似于水流,專挑沒有阻礙或阻礙小的路線。
二 安培表的阻值很小,必須串聯接入電路;伏特表的阻值很大,必須并聯接入電路。
三 12V、6W表示三層意思:①燈泡如果正常發光,需要提供12V的額定電壓;②燈泡正常發光情況下,流過燈泡的電流必須是0.5安。因為I=P/U=6W/12V=0.5A。③燈泡正常發光時消耗的電功率是6瓦。
四 關于公式的變形:
①閉合電路歐姆定律表達式U=IR可變行為R=U/I。
②電功率定義式是P=UI,可變行為I=P/U。把I=P/U代入R=U/I,得,
R=U平方/P。
③由 P = U I 及 歐姆定律U = I R 可推得:P = I平方·R , 該公式适合串聯電路中有關電功率的計算,因為串聯電路中電流處處相等;
④ 由 P = U I 及 歐姆定律U = I R 的變形 I = U / R 可推得:P = U平方 / R ,該公式适合并聯電路中有關電功率的計算,因為并聯電路中各支路電壓相等;
本題解析:
第一個空:閉合開關,滑片P在a處,電流從正極出發,流經阻值較小的安培表後,再流過燈泡,流進負極。滑動變阻器未接入電路(被短接)。此時小燈泡正常發光,流經小燈泡的電流恰好是小燈泡的額定電流0.5A。此時電路消耗的總功率為幹路電流乘以總電壓,
即P=UI=12V·0.5A=6W。
第二個空:滑片P置于b端時,燈泡和變阻器組成串聯電路,串聯分壓!串聯的兩個電阻,根據電阻的比,按比例分擔總電壓12V,所以燈泡分不到12V,串聯電路的電流,等于總電壓÷總電阻,所以流經燈泡的實際電流,小于額定電流。由公式P=UI知,小燈泡L1的實際功率小于9W。
例2:上圖中電源電壓保持不變,将滑動變阻器的滑片P置于c處時,ac部分電阻是滑動變阻器最大值的1/3。此時電壓表示數為6V,燈泡L消耗的功率為12W。若将變阻器的滑片P置于b端時,電壓表示數為9V。求燈泡L的電阻值。
分析:首先畫等效電路圖!先弄明白誰和誰是串是并、電表測得是誰。本題,就燈泡和變阻器串聯,電壓表測的是變阻器兩端的電壓。别嫌麻煩。把題目所交代的以及隐含的,全都逐項列出相關公式。
詳解:設電源電壓為U,滑動變阻器的總電阻為3R,燈泡電阻為R1,當劃片P在c處時,
③÷①得:R=R1,
把R=R1代入①,得:
U=12V,
把U=12V代入②,得:
R1=3Ω。
解後體會:解物理題,注意什麼?先設出相關物理量,再列出所有的公式。注意不要列出一個就急着計算這一個,留意不同公式間的牽連。像本題,運用兩式相除,得出關系式R=R1後,不難發現,再代入①或③,便能求出電壓U=12V,剛從①或③解出的數據,就不要再代入①或③了!代入②!
例3:如圖,電源電壓不變,滑動變阻器的最大電阻Rab=12Ω。當開關S1和S2同時閉合、滑片P滑到a端時,電流表的示數為2A,電阻R0的電功率為12W,電壓表的示數為U2,且U2和U1之比為2:1;當開關S1閉合、S2斷開,滑片P滑到b端時,電壓表示數為U1,燈L消耗的功率是其額定功率的1/9。求:
(1)當開關S1、S2同時閉合,滑片P滑到a端時,電壓表的示數;
(2)燈L的額定功率。
解析:電鍵均閉合、P在a處時,等效電路圖如附圖1,并聯,U2=U,
從2A和12W這兩個數據打開缺口!
互為倒數,相加等2,隻能均為1,故U=12V,R0=12Ω。避開解一元二次方程。
下面求第二問:從2:1入手!故U1=U/2=6V,如附圖2,串聯分壓,總電壓12V,故U燈=U-U1=6V。串聯電路電流處處相等,
I=U1/Rab
=6V/12Ω=0.5A,
此時燈泡的實際功率
P=U燈×I=3W,結合1/9,故燈泡額定功率為27W。
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