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[!--downpath--]電功率及電功率估算一、常用公式及適用條件:
2、用電能表測量電功和電功率: (1)用電能表估算電能:在時間t內,消耗的電能W=W2-W1(W1和W2為前后兩個電能表的示值),則P=W/t;
3、單位選擇對應關系:(1)W-“kW·h”,然后P-kW,th; (2)W-“J”,則PW,ts 【例1】如圖所示,功率 電流保持不變,小燈泡L上標有“3V1.5W”字樣,其阻值滑動變阻器R1的阻值為0~70Ω,固定內阻R2的阻值為30Ω。
求:
(1)小燈泡L正常發光時的電阻是多少? (2)當S1、S2、S3全部閉合,滑動變阻器的滑塊滑動到a端時,小燈泡L剛好正常亮起,此時電壓表的讀數是多少? (3)在保證電壓表有讀數的情況下,滑動變阻器的滑片應如何連接,開關應如何閉合或斷開,以使電路的總電功率最小? 最小電力是多少?
【解題關鍵】回答這個問題,要注意以下幾個要點: 關鍵一:小燈泡內阻的估算公式
關鍵2:當S1、S2、S3全部閉合,滑動壓敏電阻的滑塊滑到a端時,要正確確定電路的連接方法和電壓關系。 關鍵3:當電流一定時,根據公式,電路必須以最小的電功率使電路中的電阻最大化【分析】(1)小燈泡正常發光時的電阻。
(2)當S1、S2、S3全部閉合,滑動變阻器的滑塊滑動到a端時,小燈泡L與內阻R2并聯到電路中。 小燈泡L剛剛正常點亮,電源電流U=3V。燈泡兩端電壓
內阻R2兩端的電壓為
如果電壓表串聯在支路上,則讀數
(3)在保證電壓表有讀數的情況下,當滑動變阻器的滑塊滑到b端時,開關S2斷開,S1和S3均閉合,R1和R2串聯,總內阻電路中最大,總功率最小。最小功率
答:(1)6Ω (2)0.6A (3)滑動變阻器的滑片滑到b端,開關S2斷開,S1、S3閉合為0.09W 【演示題2】小斌很感興趣家里的牛奶機。 于是,他收集了以下資料: 圖A是擠奶機的工作原理圖。 利用電機推動刀盤對原料進行破碎、脫粒。 額定功率P1=200W; R為加熱內阻,額定功率P2=1100W。
圖B為本機沖奶一次時的工作信息。 請根據信息回答問題。
(1)榨汁機正常工作時,脫粒時的工作電壓 (2)榨汁機的發熱電阻 (3)榨汁機正常工作時,制作一次牛奶時,消耗的總能量 (4)他父親制作時牛奶,小斌說得對,他對原汁機的實際加熱功率產生了懷疑。 他利用學到的知識和父親一起做了這樣的實驗:關掉家里所有家用電器,只讓果汁機單獨工作。 在果汁機加熱的過程中,他觀察了家里的電子電源。 “220V、10A(40A)、/kW·h”功耗指示燈1min閃爍30imp(imp表示閃爍次數)。
請幫小濱估算一下果汁機的實際加熱電功率,并分析造成這些情況的可能原因
【延伸思考】(1)果汁機中電機與加熱電阻的連接方式是加熱電阻工作時將電能轉化為能量(2)在打牛奶時,奧巴馬的父親倒入了1100g水,將50g小麥放入牛奶中。 在機器中,測量初始溫度為20°C。
榨汁機在額定電流下工作,13分鐘后牛奶沸騰。 測量體溫為100°C。 假設牛奶的比熱容等于水的比熱容,則擠奶機加熱內阻的加熱效率為[c水=4.2×103J/(kg·℃)]【分析】(1)從演示題圖A電路圖可知,加熱內阻和電機可以獨立工作現場用電功率怎么算,互不影響,所以采用并聯方式。
加熱內阻工作時,消耗電能,牛奶溫度下降,內能減少。 在此過程中,電能轉化為內能
答案:(1)并聯(2)53.2% 【替代例題】如圖所示,電源電流為12V,保持不變。 滑動變阻器R1的最大阻值是18Ω,R2是12Ω,小燈泡L上標有“6V3W”字樣。
(1)當S閉合,S1和S2均斷開時,為使燈泡正常工作,連接到電路中的滑動變阻器的阻值是多少? (2)閉合S、S1、S2,調整滑動變阻器。 此時電壓指示為2.5A。 求通電10分鐘后電壓通過滑動變阻器所做的功?
【解決問題的關鍵】要回答這個問題現場用電功率怎么算,要注意以下兩個關鍵: 關鍵一:當S閉合,S1、S2斷開時,燈管L與滑動變阻器R1串聯; 當燈泡兩端電流為6V時,正常發光:按照串聯電路的電流關系求滑動變阻器兩端的電流,則通過滑動變阻器的電壓等于時的電壓燈泡工作正常。
關鍵2:內阻R2與滑動變阻器R1并聯; 滑動變阻器兩端的電流等于電源電流。 根據并聯電路的電壓關系計算通過滑動變阻器的電壓,并根據公式W=UIt計算該電壓所做的電功。
答案:(1)12Ω(2)