一.基礎知識梳理
1.電功率定義:單位時間内電流做了多少功:符号是P, 單位是W(瓦特)
2.電功率的公式P=W/t=UI=I2R=U2/R
3.額定電壓:用電器正常工作時的電壓,額定功率:用電器在額定電壓下消耗的功率
4.實際電壓:用電器實際工作時的電壓,實際功率:用電器實際工作時的功率
5.小燈泡銘牌的意義:“3v 6w”小燈泡的額定電壓是3v,額定功率是6w
二.電功率的實際應用:
1.額定功率和實際功率的關系
前提:用電器電阻不變,那麼有U額2/P額=R=U實2/p實
可以推到出(U額/U實)2=P額/P實
應用:小燈泡的銘牌是“220V 100W”,小燈泡的實際電壓是110V,則小燈泡的實際功率為?
解析:運用公式(220V/110V)2/=100W/P實 ;p實=25W
2. 電功率比例問題:
①在串聯電路中:P1/P2=U1/U2=R1/R2
②在并聯電路中:P1/P2=I1/I2=R2/R1
應用:在串聯電路中,已知R1與R2之比為3:2,則R1與R2兩端的電壓之比為3:2 ,R1和R2的功率之比為3;2
3. 小燈泡的亮度問題:
小燈泡的亮度是由實際功率決定,實際功率越大,小燈泡的亮度越大,所以比較小燈泡的亮度問題其實就是比較小燈泡的實際功率問題。
①當小燈泡兩端電壓為額定電壓或正常發光時,額定功率就是實際功率,此時比較額定功率就可以了
②當小燈泡兩端電壓達不到額定電壓時;
⑴當兩個用電器串聯時。經過兩個用電器的電流相同,比較功率用P=I2R這個公式
由此可以得出,串聯電路電阻大的實際功率大,小燈泡更亮
⑵當兩個用電器并聯時,用電器兩端的電壓相同,比較功率用P=U2/R這個公式
由此可以得出,并聯電路電阻小的實際功率大,小燈泡更亮
應用:把“220V 40W”和“220V 25W”的燈泡串聯在220V的電壓下,哪個燈泡更亮?
解析:由于都是兩個用電器的額定電壓都是220V,串聯分壓,則兩個小燈泡都不能正常發光,由于是串聯用P=I2R這個公式比較,則可知“220V 25W”的小燈泡電阻更大,更亮
4. 電路安全問題;
将兩個規格不同的用電器串聯或并聯在電路中,電壓電壓可變,則必定隻有一個用電器能正常發光,則該電路應照顧額定電壓或額定電流更小的用電器。
應用:兩個燈泡L1,L2規格是L1 ”3V 6W”L2”3V 9W”串聯在電路中,電路施加的最大電壓是多少?
解析:随着電路中電壓的升高,電路中電流增大,L1的額定電流是2A,L2的額定電流是3A,則電路中的最大電流是2A,此時L1的電壓是3V,L2的電阻為1Ω,則L2的電壓為2V,電路中電壓最大的值為U=U1 U2=5V
5.電功率圖像問題:
電功率圖像問題,我們是從U-I圖像中獲得答案,在U-I圖像中,U/I=R,U*I=P
①圖像中直線表示定值電阻阻值,曲線表示小燈泡這種阻值随着電壓變化的這類用電器
②如果是串聯電路我們可根據電流的值,去找電路中對應電壓的坐标,兩個電壓坐标的和就是電源電壓,
③如果是并聯電路根據電壓的坐标,找到圖像中對應的兩個電流的坐标,兩個電流之和就是幹路電流
例題1.如圖 1 所示是電阻甲和乙的 I-U 圖象,下列說法正确的是( )
A.電阻乙為定值電阻
B.當電阻甲兩端電壓為 2V 時,R 甲=0.4Ω
C.如圖 2 所示,當開關閉合,電路電流為 0.2A 時,電路總電阻是 15Ω
D.如圖 3 所示,當開關閉合,電源電壓為 2V 時,電路總電流為 0.4A
析:圖甲為定值電阻,圖乙為小燈泡,由圖像可知甲的電阻為5Ω。當用電器并聯時電路兩端電壓為2V時,甲的電流為0.4安培,乙的電流為0.2安培。幹路總電流為0.6安培
當電路串聯且電路電流為0.2A時,甲的電阻是5Ω,乙的電阻為10Ω,這個電路中的總電阻為15Ω
2. 求電路總功率問題:
這類問題運用公式P=UI,此時U為電源電壓,I為電流總電流,可求出總功率值或者得出電路總功率的變化:
例:冬季室内用的某款超聲波加濕器如圖所示,圖為其内部濕度監測裝置的簡化電路圖,濕敏電阻R的阻值随環境濕度變大而變大。已知電源兩端的電壓不變,R0為定值電阻。閉合開關,當環境濕度增大時,下列判斷中正确的是( )
A.R的阻值減小,電流表示數變大 B.R的阻值增大,電壓表示數變大
C.電壓表示數變小,電流表示數變小 D.電路消耗總功率變大
解析:當環境濕度增大是R的電阻阻值增大,那麼電路中的電流就會減小,R0兩端電壓會減小,R兩端電壓變大,而電路的總功率P=UI電源電壓不變,電路電流減小,那麼總功率也減小
2. 功率變化量問題:
注意功率變化量 P=P2-P1=(U2)2/R-(U1)2/R=(I2)2/R-(I1)2/R
例(多選)小明同學在一次實驗中将定值電阻R兩端的電壓從3v增加到5v,他觀察到和R串聯的電流表的示數變化了0.1A,下面的說法中正确的是:( )
A、電阻R的阻值為20歐姆 B.電阻R的阻值為30歐姆
C、電阻R消耗的電功率減少了0.8W D、電阻R消耗的電功率從0.45W變為1.25W
解析:先求出定值電阻阻值R= U/ I=20Ω,A對B錯
求功率變化量如果用 P= U* I 就錯了應該用 p=(U2)2/R-(U1)2/R=0.8W;
但是是增加了0.8W,C錯;經過計算可知D對
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