串并联电路 焦耳定律
电功率 焦耳定律
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第十八章 电功率 第一节 电能1、电功:定义:电流所做的功叫电功。
电功的符号是W 单位:焦耳(焦,J )。
电功的常用单位是度,即千瓦时(kW ·h )。
1kW ·h =3.6×106J 电流做功的过程,实际上就是电能转化为其他形式能的过程。
公式:①W=UIt U=W It I =W U t t =WU I②W=I 2Rt I 2=W R t I = W R t R = W I 2 t t = W I 2R③W=U 2Rt U 2= W R t U = W R t R =U 2 t W t =W R U 2④W=UQ U=W Q Q =WU ⑤ W=Pt P=W t t=WP公式中的物理量:W ——电能——焦耳(J ) U ——电压——伏特(V ) I ——电流——安培(A ) t ——时间——秒(s ) R ——电阻——欧姆(Ω) Q ——电荷量——库伦(C ) P ——功率——瓦特(W )1、 电能表:测量电功的仪表是电能表(也叫电度表)。
下图是一种电能表的表盘。
表盘上的数字表示已经消耗的电能,单位是千瓦时,计数器的最后一位是小数,即1234.5 kW ·h 。
用电能表月底的读数减去月初的读数,就表示这个月所消耗的电能。
1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。
“220 V ”表示这个电能表的额定电压是220V ,应该在220V 的电路中使用。
“10(20 A )”表示这个电能表的标定电流为10A ,额定最大电流为20 A 。
“50 Hz ”表示这个电能表在50 Hz 的交流电中使用;“600 revs/kW ·h ”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的表盘转过600转。
根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时,可以列比例式: h 600revs/kW h1kW 电表转数消耗电耗⋅⋅=2、 串并联电路电功特点:① 在串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于各用电器电功之和;② 串联电路中,各用电器的电功与其电阻成正比,即W 1W 2 =R 1R 2;③ 并联电路中,各用电器的电功与其电阻成反比,即W 1W 2 =R 2R 1(各支路通电时间都相同)。
串并联电路焦耳定律
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D.整个电路消耗的电功率为 22 W
第2课时
解析 电动机为非纯电阻电路,欧姆定律对电动机不再适用, 灯泡L正常发光,则IL=UP灯灯=2 A,所以电路中的电流I=2 A, 故整个电路消耗的总功率P总=UI=24 W,D错;电动机的输入 功率等于P总-P灯=12 W,A对,B错;电动机的热功率P总= I2RM=2.0 W,C对.
第2课时
二、电功、电热、电功率 [基础导引]
如图 2 所示,在电动机电路中,电流的总功率为多少?热功率 为多少?电动机的输出功率 P 出等于多少?
图2 答案 UI I2r UI-I2r
第2课时
[知识梳理] 1.电功
(1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的 静电力做的功. (2)公式:W=qU= IUt (适用于任何电路). (3)电流做功的实质: 电能 转化成其他形式能的过程.
的关系图象如图3甲所示,将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在 电压恒为U的电源上,如图乙所示,三个用电器消耗的电功率均
为P.现将它们连接成如图丙所示的电路,仍然接在该电源的两
端,设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2,
它们之间的大小关系为
()
图3
第2课时
A.P1=4P2
B.PD<P2
电压:U= U1=U2=…=Un .
电阻:R1= R11+R12+…+R1n .
电流分配:II12=
R2 R1
,II1=
R R1
.
功率分配:PP12=
R2 R1
,PP1=
R R1
.
第2课时
第2课时
3.几个常用的推论 (1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻. (2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于 其中最小的电阻. (3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总是等于 各个电阻耗电功率之和. 即P=P1+P2+…+Pn. (4)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大 时,电路的总电阻变大.
焦耳定律计算公式
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焦耳定律计算公式
1. 焦耳定律定义:
电流通过导体时所产生的热量Q,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
2. 焦耳定律公式:
Q=I2Rt,适用范围:任何电路。
掌握变量法:
(1)掌握电流和电阻相同,讨论电热与通电时间的关系
(2)掌握通电时间和电阻不变,转变电流的大小,讨论电热与电流的关系
(3)掌握通电时间和电流不变,转变电阻大小,讨论电热与电阻的关系串并联电路电热关系:
串联电路中,电热之比等于电阻之比,
并联电路中,电热之比等于电阻的反比
“焦耳定律”中的掌握变量法:
焦耳定律的试验运用了掌握变量法,当两段电阻串联时,掌握电流
和通电时间相同,得出电流产生的热量与电阻大小有关,当两电阻并联时,掌握电阻和通电时问不变,得出电流产生的热量与电流大小有关。
例:小宇和小刚想利用如图所示的装置来探究“导体产生的热量与其电阻大小的关系”。
两只相同的烧瓶中装有适量的煤油,烧瓶A中浸泡着一段铜丝,电阻较小;烧瓶B中浸泡着一段镍铬合金丝,电阻较大,温度计显示煤油的温度。
(1)为保证明验科学合理,两个烧瓶中所装煤油的质量应当相同。
(2)试验中,小字和小刚发觉B烧瓶中温度计的示数上升得快。
这表明:在电流和通电时间相同的状况下,导体的电阻越大,产生的热量越多。
解析:(1)利用掌握变量法在探究“导体产生的热量与其电阻大小的关系”时应掌握其他因素不变,如煤油的质量,相同的烧瓶,相同的温度计等。
(2)B瓶中温度计上升得快,说明相同时间内煤油汲取的热量多,由于镍铬合金丝电阻大于铜丝电阻,所以在电流和通电时间相同时,导体电阻越大,产生的热量越多。
第六节焦耳定律
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即时应用(即时突破,小试牛刀) 3.如图2-6-2所示,电源电动势E=10 V,内 阻r=0.2 Ω,标有“8 V 16 W”的灯泡L恰好正 常发光,电动机线圈电阻R0=0.15 Ω,则电源的 输出功率为( ) A.16 W B.440 W C.80 W D.400 W 图2-6-2
解析:选 C.由 E=U 外+U 内 ,U 内 =E-U 外=(10 U内 2 -8) V=2 V, 内 =Ir, U 所以 I= = A=10 A, 0.2 r 电源的输出功率 P 102×0.2) W=80 W.
图2-6-3 【思路点拨】 (1)电动机不转时相当于纯电 阻,由欧姆定律求线圈电阻. (2)根据能量守恒求电动机正常运转时的输出 功率.
【精讲精析】 当电流表和电压表的示数为 0.5 A 和 1.0 V 时电动机停止工作,电路中只有电动机的内阻 U1 1.0 V 消耗电能,其阻值 r= = =2 Ω.当电动机正常 I1 0.5 A 工作时, 电流表、 电压表示数分别为 2.0 A 和 15.0 V, 则电动机的总功率 P 总=U2I2=15.0×2.0 W=30.0 W, 2 2 线圈电阻的热功率 P 热=I2r=2.0 ×2 W=8.0 W,所 以 P 输出 =P 总-P 热=30.0 W-8.0 W=22.0 W.
电热Q
1、定义:电流通过导体产生的热量. 2、公式:
(1)推导: 电能全部转化为内能: Q=W=IUt
欧姆定律:U=IR (2)实I
t
电热普适公式
焦耳定律:电流通过导体产生的热量Q 等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 .
3、单位:焦(J) 千瓦时(kW· h).
【答案】
22.0 W
2Ω
【规律总结】
高二物理串联电路和并联电路知识点总结
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高二物理串联电路和并联电路知识点总结凡事预则立,不预则废。
学习物理需要讲究方法和技巧,更要学会对知识点进行归纳整理。
下面小编为大家整理的高二物理串联电路和并联电路知识点,希望对大家有所帮助!高二物理串联电路和并联电路知识点总结1.部分电路基本规律知识点总结(1)形成电流的条件:一是要有自由电荷,二是导体内部存在电场,即导体两端存在电压。
(2)电流强度:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值,叫电流强度。
(3)电阻及电阻定律:导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质,定义式;在温度不变时,导体的电阻与其长度成正比,与导体的长度成正比,与导体的横截面S成反比,跟导体的材料有关,即由导体本身的因素决定,决定式;公式中L、S是导体的几何特征量,r叫材料的电阻率,反映了材料的导电性能。
按电阻率的大小将材料分成导体和绝缘体。
对于金属导体,它们的电阻率一般都与温度有关,温度升高对电阻率增大,导体的电阻也随之增大,电阻定律是在温度不变的条件下总结出的物理规律,因此也只有在温度不变的条件下才能使用。
将公式错误地认为R与U成正比或R与I成反比。
对这一错误推论,可以从两个方面来分析:第一,电阻是导体的自身结构特性决定的,与导体两端是否加电压,加多大的电压,导体中是否有电流通过,有多大电流通过没有直接关系;加在导体上的电压大,通过的电流也大,导体的温度会升高,导体的电阻会有所变化,但这只是间接影响,而没有直接关系。
第二,伏安法测电阻是根据电阻的定义式,用伏特表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电阻的电流,从而计算出电阻值,这是测量电阻的一种方法。
(4)欧姆定律通过导体的电流强度,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,即,要注意:a:公式中的I、U、R三个量必须是属于同一段电路的具有瞬时对应关系。
b:适用范围:适用于金属导体和电解质的溶液,不适用于气体。
在电动机中,导电的物质虽然也是金属,但由于电动机转动时产生了电磁感应现象,这时通过电动机的电流,也不能简单地由加在电动机两端的电压和电动机电枢的电阻来决定。
初中物理电学公式总结及详解新课标)
![初中物理电学公式总结及详解新课标)](https://img.taocdn.com/s3/m/e725888e1711cc7930b7162f.png)
初中物理电学公式总结及详解新课标)初中物理电学公式总结新课改及简析新课标)初中物理公式一览表物理量主要公式主要单位(1)定义IQt(Q为电荷量)(2)IUR(3)W=UIt则IWUt(4)P=UI则IPU(P为电功率)电流(I)(1)焦耳定律Q=I2Rt则IQRt1A=1000mA(2)纯电阻电路W=UIt=I2Rt则IWRt(7)P=UI=I2R则IPR(8)串联:I=I1=I2并联:I=I1+I2(9)从电流表上读出(1)UWWQ(Q为电荷量)(2)U=IR(3)UIt(4)UPI1KV=1000V,21V=1000mV。
家电压(U)(5)焦耳定律QURt则UQRt(Q为产生的热量)庭电路为220V,对人体的安全电U2压不超过36VPR则UPR(6)串联:U=U1+U2并联:U=U1=U2(7)从电压表读出物理量主要公式主要单位(1)RU(伏安法测电阻的基本原理)(2)W=UIt=I2Rt=U2IRtRWU2t2I2t或RW(3)PIR则RPI2PU2U2R则RP1Ω=1V/A电阻(R)1MΩ=106Ω21KΩ=103Ω(4)焦耳定律Q=I2Rt则RQI2t或RUtQ(Q为产生的热量)(5)串联:R=R1+R2则R1=R-R2R2=R-R1(6)并联:1R1R1RR1R27)从欧姆表上读出1R2R1R(2或从铭牌上读出如滑动变阻器上的“10Ω1A”等字样。
国际单位为J,电2电功(W)(1)W=UIt=UQ(Q为电荷量)(2)W=Q=I2RtUt能表上常用单位R为KW.h1KW.h=3.6×W(3)P=t则W=Pt(4)当无热量损失时W=Q=I2Rt10J6(5)从电能表上读出(其单位为KWh)U2(电功率的推导公式:PIRPR2)电功率(P)(1)PUII2RUR2(2)P=Wt1Kw=1000w(3)从用电器上读出1马力=735w3、电功、电能:电热(Q)U22t当不计热量损失时,Q=W=I2Rt(1)QIRtR(2)热平衡方程Q吸=Q放其单位为J通电时间(t)QW(Q为电荷量)(2)W=UIt则tIUIWWQ2(3)P=则t(4)Q=IRt则t2tIRP(1)tWU22t由P得W=Pt,所以WUIt、WIRt、WtRnWKWh、(适用于给出实际圈数、和电能表参数N的)NnKWhN(用电能表测用电器功率,注意单位换算成统一的)Pt4、电热:热量=电流的平方×电阻×时间QI2Rt物理电学公式详解汇总1、欧姆定律:电流=在纯电阻电路中(如电灯电热器等)即电流做的功(消耗的电能)全部转化为热能U电压IR电阻U电功(电能)=电热W=Q可推出:Q=Pt、QUIt、QtR注意:应用公式时注意:以上所有公式若果只适用与同一段电路中,不同电路中,不可生搬硬套!(对应)串联并联电路的特点首先,要学会区分串联、并联电路。
高二物理串并联电路及其识别知识精讲 人教版
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高二物理串并联电路与其识别知识精讲人教版一. 本周教学内容串并联电路与其识别二. 知识要点串并联电路特点与其识别方法、复习电路故障的判断三. 重点难点解析1. 串并联电路串联电路并联电路两个根本特点电压U=U1+U2+U3+……U=U1=U2=U3=……电流I=I1=I2=I3=……I=I1+I2+I3+……三个重要性质电阻R=R1+R2+R3+……1/R=1/R1+1/R2+1/R3+……电压U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3=……=I IR=I1R1=I2R2=I3R3=……=U功率P/R=P1/R1=P2/R2=P3/R3=……=I2PR=P1R1=P2R2=P3R3=……=U2〔2〕记住结论:①并联电路的总电阻小于任何一条支路的电阻;当电路中的任何一个电阻的阻值增大时,电路的总电阻增大,反之如此减小。
②串联电路的总电阻大于任意支路的电阻,任何一个支路电阻增大总电阻增大。
〔3〕电路简化原如此和方法①原如此:a. 无电流的支路除去;b. 电势相等的各点合并;c. 理想导线可任意长短;d. 理想电流表电阻为零,理想电压表电阻为无穷大;e. 电压稳定时电容器可认为断路②方法:a. 电流分支法:先将各节点用字母标上,判定各支路元件的电流方向〔假设无电流可假设在总电路两端加上电压后判定〕,按电流流向,自左向右将各元件,结点,分支逐一画出,加工整理即可;b. 等势点排列法:标出节点字母,判断出各结点电势的上下〔电路无电压时可先假设在总电路两端加上电压〕,将各节点按电势上下自左向右排列,再将各节点间的支路画出,然后加工整理即可。
注意以上两种方法应结合使用。
〔4〕滑动变阻器的几种连接方式①限流连接:如图,变阻器与负载元件串联,电路中总电压为U,此时负载Rx的电压调节范围值为URRURpxx~+,其中Rp起分压作用,一般称为限流电阻,滑线变阻器的连接称为限流连接。
②分压连接:如图,变阻器一局部与负载并联,当滑片滑动时,两局部电阻丝的长度发生变化,对应电阻也发生变化,根据串联电阻的分压原理,其中U AP=URRRPBAPAP+,当滑片P自A端向B端滑动时,负载上的电压范围为0~U,显然比限流时调节范围大,R 起分压作用,滑动变阻器称为分压器,此连接方式为分压连接。
高考物理一轮复习 第八章 第2课时串并联电路 焦耳定律课件
![高考物理一轮复习 第八章 第2课时串并联电路 焦耳定律课件](https://img.taocdn.com/s3/m/1d5138364b7302768e9951e79b89680203d86bb0.png)
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第2课时
课堂探究·突破考点
本讲栏目开关
9、静夜四无邻,荒居旧业贫。。*** 10、雨中黄叶树,灯下白头人。。**** 11、以我独沈久,愧君相见频。。***** 12、故人江海别,几度隔山川。。**** 13、乍见翻疑梦,相悲各问年。。***** 14、他乡生白发,旧国见青山。。**** 15、比不了得就不比,得不到的就不要。。。***** 16、行动出成果,工作出财富。。*** 17、做前,能够环视四周;做时,你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。**** 9、没有失败,只有暂时停止成功!。*** 10、很多事情努力了未必有结果,但是不努力却什么改变也没有。。**** 11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。***** 12、世间成事,不求其绝对圆满,留一份不足,可得无限完美。。**** 13、不知香积寺,数里入云峰。。***** 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。**** 15、楚塞三湘接,荆门九派通。。。***** 16、少年十五二十时,步行夺得胡马骑。。*** 17、空山新雨后,天气晚来秋。。**** 9、杨柳散和风,青山澹吾虑。。*** 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。**** 11、越是没有本领的就越加自命不凡。***** 12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。**** 13、知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。***** 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。**** 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。***** 16、业余生活要有意义,不要越轨。*** 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。****
焦耳定律
![焦耳定律](https://img.taocdn.com/s3/m/8a12616727d3240c8447ef6f.png)
焦耳定律是一个实验定律,它的适用范围很广。
遇到电流热效应的问题时,例如要计算电流通过某一电路时放出热量;比较某段电路或导体放出热量的多少,即从电流热效应角度考虑对电路的要求时,都可以使用焦耳定律。
从焦耳定律公式可知,电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比。
若电流做的功全部用来产生热量。
即W=UIt。
根据欧姆定律,有W=I^2;Rt。
需要说明的是W=U^2;/Rt和W=I^2;Rt不是焦耳定律,它们是从欧姆定律推导出来的,只能在电流所做功将电能全部转化为热能的条件下才成立(纯电阻电路)。
例如对电炉、电烙铁这类用电器,这两公式和焦耳定律才是等效的。
使用焦耳定律公式进行计算时,公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路,与欧姆定律使用时的对应关系相同。
当题目中出现几个物理量时,应将它们加上角码,以示区别。
注意:W=UIt=Pt适用于所有电路,而W=I^2;Rt=U^2;/Rt只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
实验原理焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。
1841年,英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q(称为焦耳热)与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比,这个规律叫焦耳定律。
采用国际单位制,其表达式为Q=I^2*Rt或热功率P=I^2*R其中Q、I、R、t、P各量的单位依次为焦耳、安培、欧姆、秒和瓦特。
焦耳定律是设计电照明,电热设备及计算各种电气设备温升的重要公式。
焦耳定律在串联电路中的运用: 在串联电路中,电流是相等的,则电阻越大时,产生的热越多. 焦耳定律在并联电路中的运用: 在并联电路中,电压是相等的,通过变形公式,W=Q=PT=U2/RT.当U定时,R越大则Q越小. 需要注明的是,焦耳定律与电功公式W=UIt只适用于纯电阻电路,即只有在像电热器这样的电路中才可用Q=W=UIt=I^2Rt=U^2t/R。
另外,焦耳定律还可变形为Q=IRQ(后面的Q是电荷量,单位库仑(c))。
串,并联电路的电阻,电流,电压,电功,电功率,电热的分配规律
![串,并联电路的电阻,电流,电压,电功,电功率,电热的分配规律](https://img.taocdn.com/s3/m/a5c97df1a76e58fafbb00325.png)
串,并联电路的电阻,电流,电压,电功,电功率,电热的分配规律1、电量:(1)定义:物体含有电荷的多少叫电量,用符号Q 表示。
(2)单位:库仑(库),用符号C表示。
(3)检验:验电器(结构、原理、使用)。
2、电流:(1)定义:1 秒钟内通过导体横截面的电量叫电流强度(电流)。
用符号I 表示。
(2)公式:I=Q/t (定义式)式中I 表示电流强度(电流),Q 表示通过导体横截面的电量,t 表示通电时间。
(3)单位:国际单位安培(安)(A)常用单位还有毫安(mA)、微安(&muA)。
(4)测量:电流表。
(5)电路特点:串联电路中,电流处处相等,即:I1=I2=I3==In 并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流之和,即I 总=I1+I2++In3、电压:(1)电压的作用:电压是使自由电荷定向移动形成电流的原因。
用符号U 表示。
(2)电源的作用:电源的使导体的两端产生电压,是提供电压的装置,它把其它形式的能转化成了电能,而在对外供电时,却又把电能转化为其它形式的能。
(3)单位:国际单位伏特(伏)(V)常用单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(&muV)。
4)几种电压值:1、一节干电池的电压U=1.5 伏2、每个铅蓄电池的电压U=2 伏3、照明电路(家庭电路)的电压U=220 伏4、对人体的安全电压不高于36伏(U&Ie36伏)(5)测量:电压表。
(6 )电路特点:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。
即U=U1+U2++Un并联电路里,各支路两端的电压均相等。
即U=U1=U2==Un4、电阻:(1)定义:导体对电流的阻碍作用叫电阻。
用符号R表示。
(2)单位:国际单位欧姆(欧)(&0mega)常用单位还有千欧(k&Omega)、兆欧(M&Omega)。
(3 )决定电阻大小的因素:导体的电阻是本身的一种性质,它的大小决定于导体的长度、横截面积和材料,导体的电阻还跟温度有关。
§2.5 焦耳定律
![§2.5 焦耳定律](https://img.taocdn.com/s3/m/bb7efdc5aa00b52acfc7cab1.png)
课堂练习
6、两个灯泡A“220V,100W”和B“220V, 40W”串联后接在电路中,通电后,那 个灯泡更亮?电灯中的最大电流是多 少?此时两灯所加上的电压是多大? 两灯的实际功率是多少?
课堂练习
7、电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内水烧 干前的加热状态,另一种是锅内水烧干后的保温 状态。如图所示是电饭锅电路的示意图,S是用 感温材料制造的开关,R1是电阻,R2是供加热用 的电阻丝。则:(1)试判断开关S接通时和断开时, 电饭锅分别处于哪种工作状态,说明你的理由。 (2)如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态 时的一半,R1/R2应是多大? (1)电键S闭合时,电饭锅处于加 热状态;电键S断开时,电饭锅处 于保温状态 (2)0.414
常见电路的认识
1、纯电阻电路有电炉,电熨 斗,电饭锅,电烙铁,白炽 灯,被卡住不转的电动机等; 2、非纯电阻电路有电动机, 电解槽,蓄电池充电,日光 灯等。
思考与讨论
1、有些用电器质量检查合格,但出口 后却被退货,你知道原因吗?
不同国家的额定电压不同
2、傍晚时,你家的灯光有些昏暗,而 深夜时,你家的灯光又特别刺眼,你能 解释吗?
1、额定电压:用电器正常工作时的电压(铭牌上 标出的电压) 2、实际电压:用电器实际工作时的电压 3、额定功率:用电器正常工作时的功率(铭牌上 标出的功率) 4、实际功率:用电器实际工作时的功率 5、额定功率和实际功率:U实≤U额,P实≤ P额
认识铭牌
电流的热效应
1、电流通过导体时的发热现象 2、微观分析:电流通过导体时,做 定向移动的自由电荷要频繁与金属晶 格中的正离子发生碰撞,结果自由电 子加速所得的一部分动能传给离子, 使离子的热振动加剧,从而使通电导 体的内能增加,温度升高。 3、实质:电流做功使一部分电能转 化为内能。
高中物理 第二章 恒定电流 第5节 焦耳定律(含解析)
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第5节焦耳定律1.电功是指电流通过一段电路所做的功,实质是静电力在这段电路中所做的功,其表达式为W =UIt 。
2.电功率是指单位时间内电流所做的功,表达式为P =Wt。
3.焦耳定律的表达式为Q =I 2Rt ,此式适用于任何电路。
4.非纯电阻电路中,由于产热不可避免,所以非纯电阻电路的效率不可能达到100%。
一、电功和电功率 1.电功(1)定义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积。
(2)公式:W =IUt 。
(3)国际单位:焦,符号为J 。
(4)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。
(5)意义:电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。
即电功是电能转化为其他形式的能的量度。
2.电功率(1)定义:单位时间内电流所做的功。
(2)公式:P =W t=IU 。
(3)单位:瓦,符号:W 。
(4)意义:表示电流做功的快慢。
二、焦耳定律1.内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。
2.表达式:Q =I 2Rt 。
3.热功率(1)定义:单位时间内的发热量。
(2)公式:P 热=Q t=I 2R ,单位:瓦特(W)。
(3)意义:表示电流发热快慢的物理量。
1.自主思考——判一判(1)电功与电能的单位相同,电功就是电能。
(×) (2)电功率越大,电功越大。
(×) (3)1千瓦时=3.6×106J 。
(√)(4)非纯电阻电路中,电热的表达式是Q =I 2Rt 。
(√) (5)电流流过笔记本电脑时,电功一定等于电热。
(×)(6)根据I =U R 可导出P =U 2R,该公式用于任何用电器。
(×)2.合作探究——议一议(1)用电器额定功率越大,接在电路中电流做的功越多,这样说法对吗?提示:不对。
电流做功一方面与实际功率有关,另一方面还与通电时间有关,只有实际功率与时间乘积大时,电流做功才多。
串并联电路 焦耳定律
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高三年级物理导学案(34) 编写人:王渊 班级: 姓名: 教学课题: 串并联电路 焦耳定律核心知识:一、串并联电路分析常用的推论1.串联电路:串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻.若n 个相同的电阻串联,总电阻R 总=nR.2.(1)并联电路:并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻.(2)n 个相同的电阻并联,总电阻等于其中一个电阻的1n .即R 总=1nR. (3)两个电阻并联时的总电阻R =R 1R 2R 1+R 2,当其中任一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小.由此知:多个电阻并联时,其中任一个电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小.3.无论是串联电路,还是并联电路,或者是混联电路,只要其中一个电阻增大(或减小),总电阻就增大(或减小).4.无论电路怎样连接,每一段电路的总耗电功率P 总等于各电阻(用电器)耗电功率之和.二、电功与电热的计算1.W =IUt 普遍适用于计算任何一段电路上的电功.P =IU 普遍适用于计算任何一段电路上消耗的电功率.2.Q =I 2Rt ,只用于计算电热.3.对纯电阻电路来说,由于电能全部转化为内能,所以有关电功、电功率的所有公式和形式都适用,即W =IUt =I 2Rt =U 2R t ,P =IU =I 2R =U 2R . 4.在非纯电阻电路中,总电能中的一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能,即:W 总=UIt =E 其他+Q ,电热仍用Q =I 2Rt 计算.这时,W 总=IUt>Q =I 2Rt ,同理P 总>P 热.三、用电器正常工作的分析方法用电器正常工作的条件:(1)用电器两端的实际电压等于其额定电压. (2)用电器中的实际电流等于其额定电流.(3)用电器的实际电功率等于其额定功率.如果以上三个条件中的任何一个得到满足,其余两个条件必定同时满足.课堂探究1、如下图所示,额定电压都是110 V ,额定功率P A =100 W ,P B =40 W 的两灯泡,接在220 V 电路上使用,使电灯能够正常发光,且电路中消耗电能最小的电路是哪一个( ).C [根据P =U 2R 知R =U 2P,按题目已知P A >P B ,则R A <R B .对于A 、B 电路,B 的电压大于A 的电压,B 灯将烧毁,两灯不能正常发光,故本题A 、B 均错.C 电路中通过变阻器调节,可使左右两部分电阻相等,即均在110 V 额定电压下工作而正常发光,P 总=2P A =200 W.D 电路中若通过变阻器调节,左右两部分电阻也可能相等,保证A 、B 两灯均在110 V 下工作而正常发光,易知P 总=2(P A +P B )=280 W ,故C 对,D 错.]2.有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V ,60 W ”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端,灯泡正常发光,则( )A .电解槽消耗的电功率为120 WB .电解槽的发热功率为60 WC .电解槽消耗的电功率为60 WD .电路消耗的总功率为60 WC [灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压,且干路电流I =I 灯=60 W 110 V ,则电解槽消耗的功率P =P 灯=60 W ,C 对,A 错;电解槽的发热功率P 热=I 2R =1.3 W ,B 错;整个电路消耗的功率P 总=220 V ×60 W 110 V=120 W ,D 错.] 3.如图所示,有一个提升重物用的直流电动机,电阻为r =0.6 Ω,电路中的固定电阻R =10 Ω,电路两端的电压U =160 V ,电压表的示数U ′=110 V ,则通过电动机的电流是多少?电动机的输入功率和输出功率又各是多少?5 A 550 W 535 W解析 在处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能的转化和守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系而求解.电阻R 与电动机串联,电流相等,对电阻R 根据欧姆定律得:I =U -U ′R =160-11010A =5 A 电动机的输入功率P =IU ′=5 A ×110 V =550 W电动机的发热功率P 1=I 2r =52×0.6 W =15 W所以电动机的输出功率P 出=P -P 1=535 W课后训练4.下列说法中正确的是( )A .一个电阻和一根无电阻的理想导线并联,总电阻为零B .并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻也增大D .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小5.电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中.已知R 1=10 Ω、R 3=5 Ω,R 1两端的电压为6 V ,R 2两端的电压为12 V ,则( )A .电路中的电流为0.6 AB .电阻R 2的阻值为20 ΩC .三只电阻两端的总电压为21 VD .电阻R 3两端的电压为4 V6.关于四个公式①P =UI ;②P =I 2R ;③P =U 2R ;④P =W t ,下列叙述正确的是( ) A .公式①④适用于任何电路的电功率的计算B .公式②适用于任何电路的热功率的计算C .公式①②③适用于任何电路电功率的计算D .以上均不正确7.一台额定电压为U 的电动机,它的电阻为R ,正常工作时通过的电流为I ,则( )A .电动机t 秒内产生的热量是Q =UItB .电动机t 秒内产生的热量是Q =I 2RtC .电动机的功率为P =I 2RD .电动机的功率为P =U 2/R4.ABC [由并联电路的特点知:并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小且任一支路电阻增大时(其他支路不变),总电阻也增大,所以A 、B 、C 对,D 错.]5.ABC [电路中电流I =U 1R 1=610 A =0.6 A ;R 2阻值为R 2=U 2I =120.6Ω=20 Ω,三只电阻两端的总电压U =I(R 1+R 2+R 3)=21 V ;电阻R 3两端的电压U 3=IR 3=0.6×5 V =3 V .]6.AB [P =UI 、P =W t 适用于任何电路的电功率的计算,而P =I 2R 、P =U 2R只适用于纯电阻电路的电功率的计算,故A 正确,C 错误.P =I 2R 适用于任何电路的热功率的计算,P =UI 、P =U 2R 只适用于纯电阻电路的热功率的计算,故B 正确.]7.B [电动机工作时,是非纯电阻电路,输入的总电能为UIt ,它转化为两部分:一是电动机内阻上产生的热能Q =I 2Rt ,二是电动机对外输出的机械能E =UIt -I 2Rt.]。
电流,电压,电阻,电功率,瓦特以及焦耳定律计算公式
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电流,电压,电阻,电功率,瓦特以及焦耳定律计算公式2011-12-15 07:37匿名|分类:物理学|浏览5691次比如求电阻行式: R=U/I=U2(电脑上根号2咱不会打)/P=P/I2(电脑上根号2咱不会打)我有更好的答案提问者采纳2011-12-15 08:20常用电学物理量符号、单位及计算公式物理量符号单位单位符号单位换算及公式电量Q 库仑 c电流I 安培 A电压U 伏特V电阻R 欧姆Ώ电能(功)W 焦耳J电功率P 瓦特W电热Q 焦耳J串、并联电路规律串联电路并联电路电流I=I1 =I2 +...=In I=I1 +I2 + (I)电压U=U1 +U2 +…+Un U=U1 =U2 =…=Un电阻R=R1 +R2 +…+Rn电功率P=P1 +P2 +…+Pn P=P1 +P2 +…+Pn规律拓展应用记住计算公式,不如记住定义,公式都是根据定义推导出来的。
负载上1V电压,流过的电流为1A的情况下,负载的电阻值就是1(Ω)欧姆,得出公式:V=Ⅰ*R……①负载上1V电压,流过的电流为1A的情况下,电源每1秒钟作的功就是1(J)焦耳;每1秒钟作1(J)的功,其功率就是1(W)瓦特,得出公式:P(功率)=V*Ⅰ……②基本的公式就只有这两个:V=Ⅰ*R……①P(功率)=V*Ⅰ……②将①代入②,就得到 P=Ⅰ^2*R……③或者将①变形为Ⅰ=V/R……④再将④代入②,就得到就得到 P=V^2/R……⑤将②变形为V=P/Ⅰ或者Ⅰ=P/ V,代入①,可得到P/Ⅰ=Ⅰ*R,由此得出 P=Ⅰ^2*R……⑥或者得到V=P/ V*R ,由此得出 P=V^2/R……⑦将⑥⑦变形,就可以得到更多的式子。
如:R=P/Ⅰ^2 R=V^2/P 等评论|02011-12-15 07:39venus405|四级Q=I 2;Rt(普式公式)电热等于电流乘以电压乘时间 Q=UIT=W(纯电阻焦耳定律:I 2;RT {注:W是电能,单位焦耳(J);p是电功率,单位瓦特焦耳定律和电功率的计算公式一样,不同之处是什么呢?2012-11-10 19:23katyperry迷|分类:物理学|浏览149次我有更好的答案提问者采纳2012-11-10 19:27明明不一样啊!焦耳定律:Q=I²Rt电功率:P=I²R(电功率公式很多,照你的说法,你应该指的是这个吧)追问我错了,是电功,W=UIt可以变成W等于I方Rt而焦耳定律不也是这个吗,那为什么不在纯电阻电路中W与Q会不相等呢?回答哦。
电路中的能量转化焦耳定律
![电路中的能量转化焦耳定律](https://img.taocdn.com/s3/m/79313b1ca22d7375a417866fb84ae45c3b35c26a.png)
只适用于纯电阻同,都为R,
若把二者串联在电路中,电炉和电动机都正常工作,则 ABD
A.电炉和电动机的热功率相等
B.电动机的功率大于电炉功率
C.电炉和电动机两端电压相等
D.电炉两端电压小于电动机两端电压
如图所示,直流电动机线圈的电阻为R,当该电动机正常工作
恒定电场对自由电荷的静电力做功。
电路中的能量转化过程本质为:静电力做正功,电势能(电能)转
化为为其他能。
电功和电功率
电功:W=qU=UIt
电功率:P=UI
国际单位制:分别为焦耳(J)和瓦特(W)
焦耳定律
纯电阻电路的概念:把电能只转化为内能的电路
纯电阻电路的例子:电炉丝,白炽灯,电饭锅的发热底盘
非纯电阻电路:日光灯、电动机、发光二极管、充电时的蓄电池
12.1 电路中的能量转化
引入:电路中的能量转化
电炉通电: 电能转化为内能
电动机通电:电能转化为机械能
蓄电池充电:电能转化为化学能
日光灯通电:电能转化为光能
功是能量转化的量度
电能转化为其他能就是电流做功的过程。
电流做功的本质
电流的本质是什么?
自由电荷的在静电力作用下的定向移动。
因此电流做功的本质是:
示数UV=110 V.试求:
(1)通过电动机的电流;
(2)输入电动机的电功率;
(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量?
(g=10 m/s2)
讨论两个问题:在纯电阻电路中
两个电阻串联,电阻大的电功率?
两个电阻并联,电阻大的电功率?
有四盏灯,如图所示连接在电路中,L1和L2都标有“220V
UIt=I2Rt=
焦耳定律
![焦耳定律](https://img.taocdn.com/s3/m/bdbfa174ddccda38376bafb4.png)
焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
计算公式:Q=I2Rt (适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出:Q =UIt= U2t/R=W=Pt
①串联电路中常用公式:Q= I2Rt 。
Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn
并联电路中常用公式:Q= U2t/R Q1:Q2= R2:R1
②无论用电器串联或并联。
计算在一定时间所产生的总热量常用公式Q= Q1+Q2+…Qn
③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用:Q= U2t/R=Pt
应用——电热器:
①定义:利用电流的热效应而制成的发热设备。
②原理:焦耳定律
③组成:电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
④优点:清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
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学案33 串并联电路 焦耳定律一、概念规律题组1.下列说法中正确的是( )A .一个电阻和一根无电阻的理想导线并联,总电阻为零B .并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻也增大D .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小2.电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中.已知R 1=10 Ω、R 3=5 Ω,R 1两端的电压为6 V ,R 2两端的电压为12 V ,则( )A .电路中的电流为0.6 AB .电阻R 2的阻值为20 ΩC .三只电阻两端的总电压为21 VD .电阻R 3两端的电压为4 V3.关于四个公式①P =UI ;②P =I 2R ;③P =U 2R ;④P =Wt,下列叙述正确的是( )A .公式①④适用于任何电路的电功率的计算B .公式②适用于任何电路的热功率的计算C .公式①②③适用于任何电路电功率的计算D .以上均不正确4.一台额定电压为U 的电动机,它的电阻为R ,正常工作时通过的电流为I ,则( ) A .电动机t 秒内产生的热量是Q =UIt B .电动机t 秒内产生的热量是Q =I 2Rt C .电动机的功率为P =I 2R D .电动机的功率为P =U 2/R 二、思想方法题组5.用电流表和电压表测量电阻R x 的阻值.如图1所示,分别将图(a)和(b)两种测量电路连接到电路中,按照(a)图时,电流表示数为4.60 mA ,电压表示数为2.50 V ;按照(b)图时,电流表示数为5.00 mA ,电压表示数为2.30 V ,比较这两次结果,正确的是( )图1A .电阻的真实值更接近543 Ω,且大于543 ΩB .电阻的真实值更接近543 Ω,且小于543 ΩC .电阻的真实值更接近460 Ω,且大于460 ΩD .电阻的真实值更接近460 Ω,且小于460 Ω6.额定电压都是110 V ,额定功率P A =100 W ,P B =40 W 的电灯两盏,若接在电压是220 V的电路上,两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一个()一、串并联电路分析常用的推论1.串联电路:串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻.若n个相同的电阻串联,总电阻R总=nR.2.(1)并联电路:并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻.(2)n个相同的电阻并联,总电阻等于其中一个电阻的1n.即R总=1n R.(3)两个电阻并联时的总电阻R=R1R2R1+R2,当其中任一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小.由此知:多个电阻并联时,其中任一个电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小.3.无论是串联电路,还是并联电路,或者是混联电路,只要其中一个电阻增大(或减小),总电阻就增大(或减小).4.无论电路怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总等于各电阻(用电器)耗电功率之和.【例1】(2009·全国Ⅰ·24)材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0 ℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常量.金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:在0 ℃时,铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m;在0 ℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体,要求其电阻在0 ℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化).[规范思维][针对训练1]一个T型电路如图2所示,图2电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计.则()A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40 ΩB.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40 ΩC.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80 VD.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80 V二、电功与电热的计算1.W=IUt普遍适用于计算任何一段电路上的电功.P=IU普遍适用于计算任何一段电路上消耗的电功率.2.Q=I2Rt,只用于计算电热.3.对纯电阻电路来说,由于电能全部转化为内能,所以有关电功、电功率的所有公式和形式都适用,即W=IUt=I2Rt=U2R t,P=IU=I2R=U2R.4.在非纯电阻电路中,总电能中的一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能,即:W总=UIt=E其他+Q,电热仍用Q=I2Rt计算.这时,W总=IUt>Q=I2Rt,同理P总>P热.【例2】如图3所示,图3A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻r A=2 Ω,当K闭合,K2、K3断开时,示数6 A;当K2闭合,K1、K3断开时,示数5 A,且电动1机输出功率为35 W;当K 3闭合,K1、K2断开时,示数为4 A.求:(1)电炉子的电阻及发热功率;(2)电动机的内阻;(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率.[规范思维][针对训练2](2010·福建龙岩)图4在研究微型电动机的性能时,可采用如图4所示的实验电路.当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V.则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是()A.电动机的内电阻为2 ΩB.电动机的内电阻为7.5 ΩC.电动机的输出功率为30 WD.电动机的输出功率为22 W三、用电器正常工作的分析方法用电器正常工作的条件:(1)用电器两端的实际电压等于其额定电压.(2)用电器中的实际电流等于其额定电流.(3)用电器的实际电功率等于其额定功率.如果以上三个条件中的任何一个得到满足,其余两个条件必定同时满足.【例3】如图5所示电路中E为电源,图5其电动势E =9.0 V ,内阻可忽略不计;AB 为滑动变阻器,其电阻R =30 Ω;L 为一小灯泡,其额定电压U =6.0 V ,额定功率P =1.8 W ;S 为开关.开始时滑动变阻器的触头位于B 端,现在接通开关S ,然后将触头缓慢地向A 端滑动,当到达某一位置C 处时,小灯泡刚好正常发光.则CB 之间的电阻应为( )A .10 ΩB .20 ΩC .15 ΩD .5 Ω[针对训练3] 如下图所示,额定电压都是110 V ,额定功率P A =100 W ,P B =40 W 的两灯泡,接在220 V 电路上使用,使电灯能够正常发光,且电路中消耗电能最小的电路是哪一个()四、电流表、电压表的改装 1.电流表G(表头)(1)原理:当线圈中有电流通过时,线圈在安培力作用下带动指针一起偏转,电流越大,指针偏转的角度越大,可以证明I ∝θ,所以根据表头指针偏转的角度可以测出电流的大小,且表盘刻度是均匀的.(2)三个参数:内阻Rg ,满偏电流Ig ,满偏电压Ug ,关系是Ug =IgRg. 2.电压表及大量程电流表(由表头改装而成)【例4】 (2011·四川·22(2))为测量一电源的电动势及内阻 ①在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V 的电压表A.量程为1 V,内阻大约为1 kΩ的电压表B.量程为2 V、内阻大约为2 kΩ的电压表C.量程为3 V、内阻为3 kΩ的电压表选择电压表________串联________kΩ的电阻可以改装成量程为9 V的电压表.②利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号、或与一个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图.③根据以上实验原理电路图进行实验,读出电压表示数为1.50 V时,电阻箱的阻值为15.0 Ω;电压表示数为2.00 V时,电阻箱的阻值为40.0 Ω,则电源的电动势E=________V、内阻r=________Ω.[针对训练4](2010·浙江杭州月考)用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2,若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路,如图6(a)、(b)所示,则闭合开关后,下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是()图6A.图(a)中的A1、A2的示数相同B.图(a)中的A1、A2的指针偏角相同C.图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同D.图(b)中的A1、A2的指针偏角相同【基础演练】1.(2010·广东汕头一模)两电阻R1、图7R2的电流I随电压U变化的关系图线如图7所示,其中R1的图线与纵轴的夹角和R2的图线与横轴的夹角都是θ=30°.若将R1、R2串联起来接入电路中,则通电后R1、R2消耗的电功率之比P1∶P2等于()A.1∶ 3 B.3∶ 3 C.1∶3 D.3∶12.一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W和36 V.若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源两端,则灯泡消耗的电功率()A.等于36 W B.小于36 W,大于9 WC.等于9 W D.小于36 W3.图8家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫,设计了调整温度的多挡开关,使用时转动旋钮即可使电熨斗加热到所需的温度.如图8所示是电熨斗的电路图.旋转多挡开关可以改变1、2、3、4之间的连接情况.现将开关置于温度最高挡,这时1、2、3、4之间的连接是下图中所示的哪一个()4.(2011·海南·13)图9是改装并校准电流表的电路图.已知表头的量程为Ig=600 μA、内阻为Rg,是标准电流表.要求11改装后的电流表量程为I=60 mA.完成下列填空(1)图9中分流电阻Rp的阻值应为________(Ig、Rg和I表示).图9图10(2)在电表改装完成后的某次校准测量中,表的示数如图10所示,由此读出流过电流表的电流为______mA.此时流过分流电阻Rp的电流为______mA(保留1位小数).5.投影仪的光源是强光灯泡,发光时必须用风扇给予降温.现设计投影仪的简易电路,要求:带动风扇的电动机先启动后,灯泡才可以发光;电动机未启动,灯泡绝对不可以发光.电动机的电路元件符号是○M,下图中符合设计要求的是()【能力提升】6.有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V,60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则()A.电解槽消耗的电功率为120 WB.电解槽的发热功率为60 WC.电解槽消耗的电功率为60 WD.电路消耗的总功率为60 W7.把六个相同的小灯泡接成如图11甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论中正确的是()图11A.P甲=P乙B.P甲=3P乙C.P乙=3P甲D.P乙>3P甲8.(2010·浙江宁波第二学期联考)如图12所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等.则这两个电路中的U甲、U乙,R甲、R乙之间的关系,正确的是()图12A.U甲>2U乙B.U甲=2U乙图139.如图13所示,有一个提升重物用的直流电动机,电阻为r=0.6 Ω,电路中的固定电阻R=10 Ω,电路两端的电压U=160 V,电压表的示数U′=110 V,则通过电动机的电流是多少?电动机的输入功率和输出功率又各是多少?图1410.用一个标有“12 V ,24 W ”的灯泡做实验,测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图象如图14所示.(1)在正常发光条件下,灯泡的电功率为多大?(2)设灯丝电阻与绝对温度成正比,室温为300 K ,求正常发光条件下灯丝的温度. (3)将一定值电阻与灯泡串联后接到20 V 电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻为多大?(4)当合上开关后,需要0.5 s 灯泡才能达到正常亮度,为什么这时电流比开始时小?计算电流的最大值.学案33 串并联电路 焦耳定律【课前双基回扣】1.ABC [由并联电路的特点知:并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小且任一支路电阻增大时(其他支路不变),总电阻也增大,所以A 、B 、C 对,D 错.]2.ABC [电路中电流I =U 1R 1=610 A =0.6 A ;R 2阻值为R 2=U 2I =120.6 Ω=20 Ω,三只电阻两端的总电压U =I(R 1+R 2+R 3)=21 V ;电阻R 3两端的电压U 3=IR 3=0.6×5 V =3 V .]3.AB [P =UI 、P =W t 适用于任何电路的电功率的计算,而P =I 2R 、P =U 2R 只适用于纯电阻电路的电功率的计算,故A 正确,C 错误.P =I 2R 适用于任何电路的热功率的计算,P =UI 、P =U 2R只适用于纯电阻电路的热功率的计算,故B 正确.]4.B [电动机工作时,是非纯电阻电路,输入的总电能为UIt ,它转化为两部分:一是电动机内阻上产生的热能Q =I 2Rt ,二是电动机对外输出的机械能E =UIt -I 2Rt.]5.B [比较(a)、(b)两图的电压读数,可知ΔU =0.20 V ,则ΔU U =0.202.50=0.08;电流变化ΔI =0.40 mA ,则ΔI I =0.404.60=0.087,可见ΔI I >ΔUU ,即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大,故应采取内接法,即按照(a)图所示电路测量电阻R x ,R x =2.5 V4.60×10-3 A=543 Ω,此法测量值偏大,因此选项B 正确.] 6.C [判断灯泡能否正常发光,就要判断电压是否是额定电压,或电流是否是额定电流.由P =U 2R和已知条件可知R A <R B .对于A 电路,由于R A <R B ,所以A 灯若正常发光,U B >110 V ,B 灯被烧毁,两灯不能正常发光.对于B 电路,由于R B >R A ,A 灯又并联变阻器,并联电阻更小于R B ,所以U B >U 并,A 灯若正常发光,则B 灯烧毁.对于C 电路,B 灯与变阻器并联电阻可能等于R A ,所以可能U A =U B =110 V ,两灯可以正常发光.对于D 电路,若变阻器的有效电阻等于A 、B 的并联电阻,则U A =U B =110 V ,两灯可以正常发光.比较C 、D 两个电路,由于C 电路中变阻器功率为(I A -I B )×110,而D 电路中变阻器功率为(I A +I B )×110,所以C 电路消耗电功率最小.]思维提升1.无论电路是串联还是并联,当其中某一个电阻阻值增大时,总电阻就是变大的.给原来的电路再串联一个电阻时,总电阻会变大,而当给原来的电路并联一电阻时,总电阻将变小.2.公式R =U I ,P =U 2R 只能适用于纯电阻电路,而Q =I 2Rt 能计算任何电路的焦耳热.3.电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用,电流表改装成电压表后Rg 、Ig 、Ug 均不变.【核心考点突破】例1 3.8×10-3 m解析 设所需碳棒的长度为L 1,电阻率为ρ1,电阻温度系数为α1;铜棒的长度为L 2,电阻率为ρ2,电阻温度系数为α2.由题意,得ρ1=ρ10(1+α1t)① ρ2=ρ20(1+α2t)②式中ρ10、ρ20分别为碳和铜在0 ℃时的电阻率.设碳棒的电阻为R 1,铜棒的电阻为R 2.根据电阻定律有R 1=ρ1L 1S ③R 2=ρ2L 2S④其中S 为碳棒和铜棒的横截面积.碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为 R =R 1+R 2⑤ L 0=L 1+L 2⑥ 式中L 0=1.0 m 由①②③④⑤⑥得R =ρ10L 1S +ρ20L 2S +ρ10α1L 1+ρ20α2L 2St ⑦要使R 不随t 变化,⑦式中t 的系数必须为零,即ρ10α1L 1+ρ20α2L 2=0⑧ 由⑥⑧两式,有L 1=ρ20α2ρ20α2-ρ10α1L 0⑨代入数据得L 1=3.8×10-3 m[规范思维] 电阻的串并联和电阻定律可以以不同形式的题目出现,但是问题的本质仍然是基本公式和基本原理;本题的解题关键是依据电阻定律写出两电阻的表达式及根据串联电路特点写出总电阻的表达式.例2 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W解析 (1)电炉子为纯电阻,由欧姆定律得: R =U I 1=126Ω=2 Ω 其发热功率为:P R =UI 1=12×6 W =72 W.(2)电动机为非纯电阻,由能量守恒定律得:UI 2=I 22rM +P 输出所以:rM =UI 2-P 输出I 22=12×5-3552 Ω=1 Ω. (3)电解槽为非纯电阻,由能量守恒定律得:P 化=UI 3-I 23r A所以P 化=(12×4-42×2) W =16 W.[规范思维] ①分析电路时,一定要先分析电路中的用电器是否为纯电阻,然后根据具体情况选用适当的公式.②在非纯电阻电路中,如电动机,电解槽均为非纯电阻电路,它们的电功大于电热,此时电功率只能用公式P =UI 来进行计算;并且在非纯电阻电路中,欧姆定律同样不能适用.例3 B [灯泡的工作电流I =P U =1.86A =0.3 A 此时AC 间电阻R 1=U 1I =9-60.3Ω=10 Ω 故CB 间电阻R 2=R -R 1=20 Ω,故B 选项正确.]例4 ①C 6 ②如图所示 ③7.5 10.0解析 ①改装电压表需根据电压表内阻计算分压电阻的电阻值,表的内阻是定值且量程扩大3倍即为改装的电压表,故应选C ,要将量程为3 V ,内阻3 kΩ的电压表改装为量程为9 V 的电压表,串联分压电阻的阻值为R =9 V -3 V 3 V3×103 Ω=6 000 Ω=6 kΩ.②电路原理图如图所示.③根据闭合电路欧姆定律知E =3U +3U R ′·r 将U 1=1.5 V ,R 1′=15.0 Ω及U 2=2.00 V ,R 2′=40.0 Ω分别代入上式联立解方程组得E =7.5 V ,r =10.0 Ω.[针对训练]1.AC 2.AD3.C [根据P =U 2R 知R =U 2P,按题目已知P A >P B ,则R A <R B .对于A 、B 电路,B 的电压大于A 的电压,B 灯将烧毁,两灯不能正常发光,故本题A 、B 均错.C 电路中通过变阻器调节,可使左右两部分电阻相等,即均在110 V 额定电压下工作而正常发光,P 总=2P A =200 W.D 电路中若通过变阻器调节,左右两部分电阻也可能相等,保证A 、B 两灯均在110 V 下工作而正常发光,易知P 总=2(P A +P B )=280 W ,故C 对,D 错.]4.B [大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的.当A 1、A 2并联时,由于A 1、A 2的电阻不同,通过A 1、A 2的电流不等,A 1、A 2的示数不同,但通过每个小量程电流表的电流相同,故指针偏角相同,A 错,B 对.当A 1、A 2串联时,通过A 1、A 2的电流相同,故示数相同,但A 1、A 2的量程不同,故指针偏角不同,C 、D 均错.]思想方法总结1.在有关电路问题的分析计算时,首先判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路;其次要明确各电阻及用电器的串并联关系,再结合串并联电路的特点及电流、电压分配规律和欧姆定律列式计算.需要注意的是对于含有电动机、电解槽等非纯电阻电路,要善于从能的转化与守恒定律寻找突破口,利用“电功=电热+其他能量”关系求解.2.用电器正常工作的条件:(1)用电器两端的实际电压等于其额定电压.(2)用电器中的实际电流等于其额定电流.(3)用电器的实际电功率等于其额定功率.如果以上三个条件中的任何一个得到满足,其余两个条件必定同时满足.3.电表改装注意的问题:(1)小量程的电流表(表头)的三个参量:内阻Rg 、满偏电流Ig 、满偏电压Ug ,它们的关系是Ug =IgRg.(2)电压表和电流表的改装:当把电流表G 改装成量程为U 的电压表时,应当串联一个电阻R ,该电阻起分压作用,与三个参数间的关系为:U =Ig(Rg +R);当把电流表G 改装成量程为I 的电流表(也叫安培表)时,应当并联一个电阻,该电阻起分流作用,与三个参数间的关系为:I =Ig +IgRg R. 【课时效果检测】1.C 2.B 3.A4.(1)IgRg I -Ig(2)49.5 49.0 解析 (1)根据并联电路的特点,有IgRg =(I -Ig)Rp ,所以Rp =IgRg I -Ig.(2)表的分度值为1 mA ,根据电流的读数等于格子数×分度值,得电流表的读数为49.5 mA.根据并联电路的特点有IgRg =(I -Ig)Rp ① 设当通过表的电流为49.5 mA 时,通过表头的电流为Ig ′,则有Ig ′Rg =(I ′-Ig ′)Rp ②①②得Ig Ig ′=I -Ig I ′-Ig ′,所以当表的示数I ′=49.5 mA 时,流过表的电流Ig ′=I ′I Ig =495 μA ,所以流过Rp 的电流Ip ′=I ′-Ig ′≈49.0 mA.5.C [无论灯泡控制开关是否闭合,只要电源开关闭合,风扇即开始工作,符合该要求的是C 选项的电路.]6.C [灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压,且干路电流I =I 灯=60 W 110 V,则电解槽消耗的功率P =P 灯=60 W ,C 对,A 错;电解槽的发热功率P 热=I 2R =1.3 W ,B 错;整个电路消耗的功率P 总=220 V ×60 W 110 V=120 W ,D 错.] 7.B8.BC [设灯的阻值为R ,正常发光时电流为I ,由于两个电路的总功率相等,所以I 2·R 甲=(2I)2·R 乙,即R 甲=4R 乙;由P =U 甲·I =U 乙·2I 可知,U 甲=2U 乙,故选项B 、C 正确.] 9.5 A 550 W 535 W解析 在处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能的转化和守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系而求解.电阻R 与电动机串联,电流相等,对电阻R 根据欧姆定律得:I =U -U ′R =160-11010A =5 A 电动机的输入功率P =IU ′=5 A ×110 V =550 W电动机的发热功率P 1=I 2r =52×0.6 W =15 W所以电动机的输出功率P 出=P -P 1=535 W10.(1)18 W (2)2 400 K (3)5.33 Ω (4)刚合上开关灯未正常发光,温度低,电阻小,电流大 12 A解析 (1)由图知,正常发光时R =8 Ω,由P =U 2R=18 W. (2)由图知,室温时电阻R ′=1 Ω,由T T ′=R R ′,得T =2 400 K. (3)串联电路电压分配与电阻成正比,R x R =812,得R x =5.33 Ω. (4)刚合上开关灯未正常发光,温度低,电阻小,电流大,Im =U R ′=12 A. 易错点评1.在第2题中,注意电压较高时,灯泡灯丝温度较高,电阻率发生变化.2.在第7题中,要抓住关键条件“六个相同的小灯泡”,“正常发光”说明每个灯泡中电流是相等的.3.在第9题中,对于电动机问题,很多同学往往还是利用欧姆定律求电动机的电流.。