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;一、电功及其测量
1.用电器消耗电能的过程,实质上是电能转化为其它形式的能的过程。
2.电流做的功,叫电功。符号:W。单位:焦耳(J)。常见单位:kW·h。1kW·h=3.6×106J。
3.测量电功的仪表:电能表(又叫“电表”、“电度表”)。它的单位是:千瓦时,符号是:kW·h。。表盘上的Nr/kW·h表示的意思是:电路中每消耗1kW·h时的电能,表盘转过N转。;【例1】(2022镇江)图示电能表能接入用电器的最大总功率为W;小明发现家中多个用电器正常工作时,指示灯在1min内闪烁90次,这段时间内电路消耗的电能为kW·h;他再将额定功率为1000W的电水壶接入该电路,发现额定电流为30A的熔丝熔断了,这是因为电路发生了故障。;?;?;二、电功率1.主要计算公式和比例关系;
【注意】
1.不要错误的认为“电功越多,电功率越大”;“电功率越大,电功越多”。
2.电功与电功率的单位:根据计算电功和电功率的计算公式来判断单位。;【例2】(2022达州)如图甲所示,电源电压恒定不变,灯泡L的额定电压为6V,滑动变阻器R2的规格为“100Ω1A”,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A。当断开开关S1、S3,闭合S2,移动滑片,电压表示数为3V时灯泡正常发光。图乙是灯泡L、电阻R1的I﹣U图像。求:(1)灯泡正常发光时的电阻。(2)闭合S1、S2、S3时,允许通过滑动变阻器的最大电流。(3)断开S2、S3,闭合S1时,电路的总功率。;【分析】
(1)灯泡的额定电压为6V,由图乙可知灯泡的额定电流为0.5A,根据I=U/R可得,灯泡正常发光时的电阻为:RL=U额/I额=6V/0.5A=12Ω。
(2)当断开开关S1、S3,闭合S2,灯L与变阻器R2串联,电压表测变阻器两端电压,移动滑片,电压表示数为3V时灯泡正常发光,根据串联电路电压规律可知,电源电压为:U=U额+U滑=6V+3V=9V,由图乙可知,当R1两端的电压为U1=6V时,通过R1的电流为I1=0.3A,根据I=U/R可得,R1的阻值为:R1=U1/I1=6V/0.3A=20Ω,闭合S1、S2、S3时,灯L被短路,定值电阻R1与变阻器R2并联,电流表测干路电流,此时通过R1的电流为:I1′=U/R1=9V/20Ω=0.45A,因为电流表的量程为0~0.6A,故干路电流最大为I大=0.6A,根据并联电路电流规律可知,通过变阻器R2的最大电流为:I2大=I大﹣I1′=0.6A﹣0.45A=0.15A。;(3)断开S2、S3,闭合S1时,灯L与定值电阻R1串联,因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,由图乙可知,当电路中的电流为I=0.3A时,UL′=3V,U1′=6V,电源电压:U=UL′+U1′=3V+6V=9V,符合题目条件,所以此时电路的总功率为:P=UI=9V×0.3A=2.7W。
【答案】
(1)灯泡正常发光时的电阻为12Ω;
(2)闭合S1、S2、S3时,允许通过滑动变阻器的最大电流为0.15A;
(3)断开S2、S3,闭合S1时,电路的总功率为2.7W。;【突破】注意利用题设的“潜在条件”:如“用电器恰好正常工作”,含义是“该用电器两端的电压为它的额定电压,功率为额定功率,电流为额定电流”;“在家庭电路中”,含义是“此时它两端的电压为220V”等。对于动态电路,注意要根据题设要求先准确画出其等效电路图,再根据等效电路进行分析,使问题简化。
;三、额定功率和实际功率
1.额定功率:用电器正常工作时的电压,叫额定电压;此时的功率,为额定功率;额定电压和额定功率都只有唯一确定值,不随电压、功率的改变而改变。实际电压,决定实际功率,一个实际电压对应一个实际功率。;【例3】(2022济宁)如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U﹣I图像。下列分析不正确的是()
A.当L1两端的电压为100V时,其实际功率为20W
B.当通过L2的电流为0.45A时,其1min消耗的电能为4320J
C.将L1、L2串联,若L1两端的电压为40V,则L2的功率为8W
D.将L1、L2并联,若通过L2的电流为0.5A,则L1的功率为66W;【分析】
A.当L1两端的电压为100V时,根据图像可知,通过L1的电流为0.2A,其实际功率为:P1=U1I1=100V×0.2A=20W,A正确
B.当通过L2的电流为0.45A时,L2两端的电压为160V,其1min消耗的电能为
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