能力點一:電功率的基本估算
后面的歐姆定理的估算已讓我們的有些朋友焦頭爛額了,如今又多了這么多的公式,還要進行估算,那肯定是“又添新愁”了。
須要說明的是,關于電功率的估算就是在原先認識電路、掌握電路規律、熟悉歐姆定理估算的基礎之上,再降低了一些新的公式和單位,解決這種問題,最好的方式那肯定是多做練習,并擅于思索總結才行,急不得的。
例1、一只小燈泡的標牌上標有“12V6W”的字樣,接到18V的電源上,要想使它正常發光,須要與它聯一個多少歐的阻值?
能力點二:電功率與串、并聯電路
請研究下邊幾個問題:
(一)用家電R1=10Ω與用家電R2=30Ω分別單獨接到接在12V的電源上工作,這么兩個用家電的電功率分別是多少?
(二)以上兩者串連接到電源上后它們的電功率分別是多少,比值是多少?總功率是多少?
(三)以上兩者并連接到電源上后它們的電功率分別是多少,比值是多少?總功率是多少?
解析:(一)如圖:
I1=U/R1=12V/10Ω=1.2A
P1=UI1=12V×1.2A=14.4W
I2=U/R2=12V/30Ω=0.4A
P2=UI2=12V×0.4A=4.8W
看得下來,在相同的電流下,內阻小的用家電的電功率大。我們也發覺商店里賣的白熾燈100W的鎢絲要比20W的粗得多,想一想為何?
(二)如圖:
串聯后電壓:I=U/(R1+R2)=12V/(10Ω+30Ω)=0.3A
R1兩端電流:U1=IR1=0.3A×10Ω=3V
R2兩端電流:U2=IR2=0.3A×30Ω=9V
R1的實際電功率:P1=U1I=3V×0.3A=0.9W
R1的實際電功率:P2=U2I=9V×0.3A=2.7W
兩者功率之比:0.9W:2.7W=1:3
串聯總功率:
P串=UI=12V×0.3A=3.6W
或P串=P1+P2=0.9W+2.7W=3.6W
以上可以看出兩家電串聯時有以下規律:
1、串聯后電路的總功率大于其中任一個單獨工作時的功率;
2、串聯后電路的總功率等于兩家電實際功率之和;
3、串聯電路中用家電的內阻越大的功率越大,兩者之比等于內阻之比,這點與串聯“分壓”關系一致。
(三)如圖:
I1=U/R1=12V/10Ω=1.2A
P1=UI1=12V×1.2A=14.4W
I2=U/R2=12V/30Ω=0.4A
P2=UI2=12V×0.4A=4.8W
P1:P2=14.4W:4.8W=1:3
并聯總功率:
P并=UI=12V×(1.2A+0.4A)=19.2W
或P并=P1+P2=14.4W+4.8W=19.2W
從里面可以看見:
1、兩個不同的用家電并聯時工作,各自的功率與單獨工作時是一樣的;
2、并聯后總功率也等于兩者的功率之和。
3、并聯時內阻越大的電功率越小,兩者之比等于內阻的正比,這點與并聯“分流”關系一致;
電功率的估算是熱學知識的集大成者,對電路的剖析、電路關系的梳理、歐姆定理的理解、關于歐姆定理、電功、電功率的公式和單位的運用,都要求你們熟練把握,還要加以苦練,能夠達到過關斬將的境界!
電功率的綜合估算
例1、如圖電路中串聯了三個阻值R1、R2、R3,電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω,S閉合S1斷掉時,R2的的電功率是20W;S、S1都閉合時,整個電路的電功率是多少?
例2、如圖電源電流不變,R1=10ΩR2:R3=2:3,當S1閉合,S2斷掉時,電壓表的示數為0.6A,當開關都斷掉時電壓表示數為0.4A,假如開關都閉合時,電路的總功率是多少?
例題闡述一
如圖R1=10Ω、R2=20Ω,電源電流是6V,只閉合開關S1時,R1的電功率是0.4W,這么R2的電功率是W,電路的總功率是W;
假如只閉合S2,R1的電功率是W,R2的電功率是W;假如只閉合S3,R1的電功率是W,R2的電功率是W;
假如同時閉合S2、S3,R1的電功率是W,R2的電功率是W,電路的總功率是W;開關是不可以同時閉合的。
解析:如圖:
只閉合S1時兩者串聯,假如P1=0.4W,因為內阻之比是1:2,所以P2=0.8W,看這多簡單!
此時電路的總功率是0.4W+0.8W=1.2W;
只閉合S2,只有R1單獨工作,此時I=U/R1=6V/10Ω=0.6A,P1=UI=6V×0.6A=3.6W,R2沒有工作,功率為零。
只閉合S3,只有R2單獨工作,此時I=U/R2=6V/20Ω=0.3A,P2=UI=6V×0.3A=1.8W,R1沒有工作電功率為什么等于ui,功率為零。
同時閉合S2、S3,R1、R2并聯,此時R1、R2各自工作的情況與單獨工作一樣,所以R1的電功率還是3.6W,R2的電功率還是1.8W,電路的總功率是5.4W。
S1、S2、S3三個開關不可以同時閉合,不然會發生漏電現象。
例題闡述二
用家電R1上標有“6V3W”的字樣。
求:(一)、R1正常中作時的電壓;R1的內阻值;
(二)、用家電R1與標有“4V4W”的R2并聯工作,讓其中一個正常工作,而另一個不會燒掉,應當接在電流多高的電源上?它們兩個的實際電功率分別是多少?
(三)、用家電R1它與標有“4V4W”的R2串聯工作,讓其中一個正常工作,而另一個不會燒掉,應當接在電流多高的電源上?它們兩個的實際電功率分別是多少?
解析:
(一)、根據“兩明兩暗”的思想,已知“6V3W”就可以曉得,該用家電正常工作的電流是6V,正常工作時的電功率是3W,可求出正常工作的電壓是I=P/U=3W/6V=0.5A,用家電的電阻是:R=U/I=6V/0.5A=12Ω。
(二)與上相同,用家電R2正常工作的電流是4V,正常工作時的電功率是4W,可求出正常工作的電壓是1A,電阻是:4Ω。
假如兩者并聯,若讓“6V3W”的R1正常工作,電源電流就要6V,這么與之并聯的R2都會被燒毀;
所以只能讓“4V4W”的R2正常工作,電源電流就要4V,R2的實際電功率就等于額定功率4W電功率為什么等于ui,這么R1雖不會燒掉,但也只能委屈地在4V的電流下工作了。
此時它的實際電流高于額定電流,實際電功率一定高于額定功率,這么具體是多大呢?
依據公式P=UI,一個用家電的實際電功率等于實際電流與實際電壓的積。
如圖:
如今R1的實際電流是4V,電阻是12Ω,所以I1實=4V/12Ω=0.3A,這么P1實=4V×0.3A=1.2W;
(三)因為R1的額定電壓是0.5A,R2的額定電壓是1A,假如兩者串聯,若讓額定電壓是1A的R2正常工作,電路中的電壓就是1A,這么與之串聯的R1都會被燒毀;
所以只能讓R1正常工作,R1的實際電功率就等于額定功率3W,這么R2雖不會燒掉,但它的實際電壓也只能是0.5A了。
此時R2的實際電功率一定高于額定功率,這么具體是多大呢?
如圖:
如今R2的實際電流是0.5A,電阻是4Ω,所以U2實=0.5A×4Ω=2V這么P2實=2V×0.5A=1W.此時,電源的電流應當是6V+2V=8V。
答案:
(一)R1正常中作時的電壓0.5A;R1的內阻值12Ω;
(二)它與標有“4V4W”的R2并聯工作,讓其中一個正常工作,而另一個不會燒掉,應當接在電流為4V的電源上?它們兩個的實際電功率分別4W、1.2W。
(三)3它與標有“4V4W”的R2串聯工作,讓其中一個正常工作,而另一個不會燒掉,應當接在電流為8V的電源上,它們兩個的實際電功率分別是3W、1W。
方法總結:
1.對于某一用家電來說,曉得“P、U、I、R”四個量中的兩個量,就可以求出另外兩個量.若題中提供了這四個量中的兩個量,就相當于告訴了我們這四個量.
2.當題中出現“××V××W”的字樣時,通常要求出用家電的內阻.
3.解圖象類估算題時,應按照題中要求的問題,在圖象上尋找解答信息.
練習
1.如圖所示,一個可調亮的吊燈,當閉合開關,滑動變阻器滑片向下滑動時,下述說法正確的是()
A.燈泡變暗,電流表示數變大
B.燈泡變亮,電流表示數不變
C.電路消耗的總功率變小,電流表示數不變
D.電路消耗的總功率變大,電流表示數變大
2.如圖所示兩個燈泡L1、L2電阻分別為6Ω和10Ω,閉合開關后的現象是()
A.通過兩燈泡的電壓I1∶I2=3∶5
B.燈泡兩端的電流U1∶U2=3∶5
C.燈泡的電功率P1∶P2=5∶3
D.燈泡的消耗的電能W1∶W2=3∶5
3.一個白熾燈泡標牌上標有“220V100W”字樣,則這盞燈的鎢絲內阻為Ω.假如鎢絲斷了以后,重新將鎢絲搭上,設鎢絲內阻變為440Ω,通電后,則鎢絲中實際電壓為;實際功率為;通電1min后,鎢絲實際消耗的電能為(假定鎢絲內阻不隨氣溫改變).
4.在“怎樣使兩個燈泡都亮上去”的活動中,小明采用如圖所示的方式聯接,結果兩個燈泡都亮了.這時,兩燈的聯接方法是.若電源電流為3V,燈泡的尺寸均為“2.2V0.22A”,則每位燈泡的內阻是Ω,每位燈泡的實際功率是.
5.小林家住農村,他家的公廁離房屋有一段距離,為了便捷和節能,他用“220V40W”的燈泡,電阻為1210Ω的內阻和開關S1、S2設計了一個電路,電路圖如圖所示.
天黑后,S1處于閉合狀態,當無人上公廁時,開關S2斷掉,燈光較暗,但能起到指示作用,此時燈泡消耗的電功率為;當有人上公廁時,開關S2手動閉合,燈泡正常發光,起到照明作用,此時燈泡消耗的電功率為.
6.如圖所示,電源電流恒定,小燈泡L1、L2均標有“12V6W”字樣(設鎢絲內阻不變),當S1、S2閉合時,燈L1正常發光;當S1閉合,S2斷掉時,兩盞燈的總功率()
A.3WB.6W
C.12WD.1.5W
7.如圖所示是A、B兩定值內阻的I-U圖象,若把A、B內阻串聯在同一電路中,下述說法正確的是()
A.通過A、B內阻的電壓之比是2∶1
B.A的電阻小于B的電阻
C.A、B內阻的兩端電流之比是1∶2
D.A、B內阻的電功率之比是1∶4
8.實驗中繪出了小燈泡的電壓與電流關系的U-I圖象如圖甲所示,則圖乙中有關此小燈泡功率P與U2或P與I2的圖象可能正確的是()[來學
9.有兩燈如圖所示,L1,L2分別標有“15V1A”“10V0.5A”,的字樣,其中一燈正常發光時,它們的功率之比是()
A.4∶3B.3∶4
C.5∶3D.3∶2
10.將“220V100W”和“220V60W”的兩盞尺寸不相同的白熾燈串連接入照明電路中,則它們消耗的總功率(設鎢絲的內阻不受氣溫影響)()
A.等于160W
B.大于60W
C.等于60W
D.小于60W,大于100W
11.如圖所示的電路中,電源電流為20V,定值內阻R為20Ω,滑動變阻器標有“30Ω1A”字樣,電流表選用的阻值是0~15V,在該電路正常使用的情況下,則()
A.電路消耗的最大功率為20W
B.電路消耗的最小功率為8W
C.電流表的最小示數為5V
D.滑動變阻器接入電路的最小電阻為10Ω
12.將R1=12Ω、R2=6Ω兩內阻串聯在某一電源上,R1、R2消耗的功率之比P1∶P2=,此時電路消耗的總功率為P;
再將它們并聯后接入同一電源上,電路的總內阻R′=,此時電路消耗的總功率為P′,則P∶P′=.
練習答案
1.C2.C3.4840.51106600
4.串聯100.2255.1040
6.A7.C8.D9.A10.B
11.B12.2∶14Ω2∶9