《利用自制家庭电路演示版复习电功电功率》课堂实录
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《利用自制家庭电路演示版复习电功电功率》课堂实录《利用自制家庭电路演示版复习电功电功率》课堂实录
《利用自制家庭电路演示版复习电功电功率》课堂实录
1、利用电能表测量电功。
2、理解电功和电功率。
3、区分用电器的额定功率与实际功率。
4、电功与电功率在串联电路和并联电路中的简单应用。
5、电热的利用与防治。
【难点】
电功与电功率在串联电路和并联电路中的简单应用。
【复习过程】
这节课我们利用我做的家庭电路演示版来复习电功与电功率。
师:首先我们先看一下它的组成及作用它组成与书上的稍微有点区别,书上的家庭电路组成是比较传统的,我做的这个是现代家庭电路中经常用到的。它主要由进户线(带有插头)、电能表、空气开关(相当于总开关和断路器)、漏电断路器(当发生漏电时,比如人触电,会自动切断电路,确保安全)、两个带开关的灯座(并联)、两空插座、三孔插座以及特意增加的两个串联的灯座。
电能表用来测量某一段时间电路消耗的电能,用电器消耗电能的过程也就是电流做功的过程,电流做多少功,就意味着消耗多少电能,因为也可以说电能表是用来测量电功的;它的计量单位是kw·h,俗称“度”,一度电,或者说1kw·h 相当于多少?
生:3.6×106J。
师:我们如何能知道这一个月消耗的电能?
生:看月末和月初电能表的的示数差。这个插值就代表了这个月消耗的电能。师:非常正确。我们在读数时还要注意电能表最后一位,即红色框里面的数字表示的小数。练习:小明家的电能表月初的数字是月末表盘的示数如图所示。若按0.5元1kW·h的标准收费,他家本月应缴纳电费________元。
生:本月消耗的电能W=1469.5kw·h-1385.5kw·h=84kw·h;所交电费
84×0.5=42(元)
师:我们在看一下电能表上的一些参数。电压220V显然是指使用于220V的家庭电路中。电流10(40)A表示什么意思呢?
生:10A是基本电流,40A是允许通过的最大电流。
师:没错,可以这样理解。那么大家说使用这个定能表时,家庭电路中的最大功率不应该超过多少?
生:额定电压是220V,最大电流师40A,所以最大功率P=UI220V×40A=8800W。师:非常正确。计算电功率,我们主要有两种方法。一个是电功与电功率的关系,另一个就是刚才这个同学用到的电功率计算式P=UI,及相应的变形公式。那么根据欧姆定律,大家再练习推导一些,电功率还可以写成什么?
生1:
生2:
师:非常好,这些变形公式一般只用于电能全部转换为内能的纯电阻电路中,使用变形公式可能会给我们带来方便。下面标有3200imp/kw·h是电能表常数,他表示的是意思是什么?
生:电路消耗1kw·h的电能,指示灯闪3200次。
师:对,这是一个电子式电能表,如果是感应式电能表,里面有个可以转动的铝制表盘,表盘转一圈相当于指示灯闪一次。现在指示灯为什么不闪呢?
生:电路没有消耗电能。
师:那现在打开一个40W的白炽灯和一个60W的灯,大家看指示灯是否闪?生:咦,也不闪?
(过10秒左右)
生:闪了,闪了。
(过10秒左右再次闪一下)
师:大家思考一下,我们能不能计算出指示灯多长时间闪一下。我们要解答这个问题可以整理一下已知条件,已知电路消耗总功率是40W+60W=100W指示灯闪烁的次数为1,求时间。
生:指示灯闪烁一次表示消耗的电能是
kw·h=×3.6×106J=1125J
所用时间=11.25S
师:这个计算结果与我们的感觉是相符的。这两个灯一个40W,一个是60W,现在我吧他们取下来,谁能上来认一下,那个是40W,那个是60W。
生2:这个是60W的,因为他的灯丝比较粗。
师:为什么灯丝粗的就是瓦数大的。
生2:因为灯丝粗的电阻小,根据可知,电阻越小,相应的功率就越大。
生3:可是根据公式可知,是电阻大的,相应的电功率大呀。
师:究竟谁的说法更有道理呢?这的确是一个容易混淆的问题。应该是电阻小的,相应电功率大,我们现在说的40W与60W指的是它的额定功率,即接在220V家庭电路中正常工作是的电功率,我们这道家庭电路的用电器都是并联的,因此他们正常工作时的电压是一样的,但二者的电流并不相同,因此公式中电阻和电流都不一样,我们不能直接判断电功率与电阻的关系。现在将它们接入电路中,使他们正常发光,观察二者的亮度。
生:60W的要亮一些。
师:为什么60W的灯会亮一些?灯泡亮度取决于什么?
生:取决于实际功率。因为现在他们都正常发光,实际功率都等于各自的额定功率,60W的实际功率大,比较亮。
师:非常好,我们可以总结一下并联电路中,电功与电功率分配的关系
我现在把他们两个串联在220V的家庭电路中,大家再观察二者的亮度情况。生:40W的要亮。
师:首先我们要明确,他们串联起来都不是正常功率,所以他们的实际功率也不在是40W与60W了,那为什么40W灯要亮一些呢?
生:因为他们连个是串联的,串联电路电流相等。根据,电流相等时,电阻越大,电功率也越大。
师:对,这次因为是串联电路,电流相等,我们用方便地做出判断。我们可以总结一下串联电路中,电功与电功率分配的关系
师:同时我们注意到,这两个灯在串联时的亮度远远不及在并联时的亮度,这是怎么回事?
生1:并联时电压大,串联时电压小
师:说的不太完整,准确地说,并联时,每个灯泡都可以获得220V的电压,但串联时,二者的电压之和220V,显然每个灯泡的电压都不到220V,因此串联时每个灯泡的实际电压小,相应的实际功率就小。
生2:还可以从电阻的角度考虑。串联的两个灯看做一个整体,那么无论是串联还是并联,大家都接在220V的电路中,因为串联的总电阻变大,大于期中任意一个灯泡的电阻,所以串联起来的总功率小,而且是小于任何一个正常工作时的功率。
师:非常正确,这是从更好的一个角度理解这一问题。我还带来了一个电热水壶和一个量杯以及温度计,现在我想测量一下电热水壶的加热效率,大家想一想我们可以怎么操作。我们首先要明确电热水壶的加热效率指的的是什么?我们总结过所谓效率就是用于的能量与总的能量的比值,那么用电热水壶烧水,有用的能量指的是什么?
生:水吸收的热量。
师:总的能量呢?
生:消耗的电能。
师:用公式表达出来就是。那如何能够知道水吸收的热量呢?
生:
师:为了测量水吸收的热量,我们需要测量那些物理量?
生:水的质量m、水的初始温度t0和末温t
师:测量质量需要天平。可我没有带天平,带来了量筒,我们可以利用密度公式得出相应的质量。如何测量消耗的电能呢?
生1:利用电能公式
师:电压可以认为是220V,时间可以用秒表测,但电流我们却无法测量,因为是交流电。
生2:可以利用电能表上前后示数的差值表示电能
师:烧水的过程消耗的电能比较少,用前后示数差值表示误差非常大。
生3:我们可以借助电能表常数,数出烧水过程中指示灯闪烁的次数,就能知道消耗的电能。
师:嗯,这是一个切实可行的方法。现在我们量杯量取500ml的水,用温度计测