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一、学会技能——电能表的使用
图1所示是单相电能表。用电时,中间的铝质圆盘转动,上面的数字以千瓦时(1 kW•h=
3.6×106J)为单位显示已经用去的电能。一段时间内消耗的电能是这段时间前后电能表读数的差。
说明:电能表表盘的几个重要参数:“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用;“10A(20A)”指该电能表的标定电流为10A,在短时间应用时电流允许大些,但不能超过20A;“50Hz”是指这个电能表在50Hz的交流电路中使用;“3 000r/kW•h”是指接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h电能,此电能表的转盘将转过3 000转。目前广泛使用的是IC卡电能表,其指示灯闪烁参数“6 400imp/ kW•h”是指每消耗1 kW•h电能时,此电能表指示灯闪烁6 400次。
观察电能表,记录下每kW•h的转数N;测量时使待测用电器单独工作,其他用电器都停止工作;用秒表或手表记录下电能表转动一定转数n所用的时间t;利用公式计算出转盘转过n圈时,消耗的电能为W= ×3.6×106(J),则用电器的功率P=(W)。
二、诠释重点——电能和电功率
电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式能的过程。用电器消耗了多少电能一般可用公式W=Pt=UIt来计算。电功率是表示消耗电能快慢的物理量,用公式P==UI来计算。
说明:电功率在国际单位制中的主单位是瓦特(W),常用单位是千瓦(kW);计算时单位要统一,如W的单位用J,t用s,则P的单位是W;若W用kW•h,t用h,则P的单位是kW。
由欧姆定律I=及电功率的公式P==UI可得,当用电器为纯电阻电路时,我们可将公式推导为:W=Pt=UIt=I2Rt= t;P==UI=I2R=。
所谓额定功率,就是用电器在额定电压下正常工作时的功率,而实际功率是指用电器在实际电压下的功率,对于一个固定的用电器而言,它的额定功率只有一个,而实际功率却可以有无数个。用电器实际功率的大小取决于工作时的实际电压。其关系为①当U实=U额时,P实=P额,用电器正常工作;②当U实< U额时,
P实U额时, P实>P额,用电器容易损坏。
用电器上的铭牌一般只给出用电器的额定电压与额定功率,以某灯泡上的铭牌“220V 100W”为例,我们至少能从中提取出4条信息,即U额 的值;P额的值;正常工作时电阻R的值(R=);额定电流I额的值(I额=)。
三、聚焦热点——测量电功率
用电压表与小灯泡并联测量灯泡两端的电压U,用电流表与小灯泡串联测量通过灯泡的电流I,再根据电功率的公式P=UI计算出小灯泡的电功率。
说明:在本实验中,电源电压应高于小灯炮的额定电压,选择量程合适的电流表和电压表。在连接电路的过程中开关应始终断开,滑动变阻器的滑片应放在最大阻值处。滑动变阻器在电路中的作用是保护电路,同时改变电路中各元件两端的电压和通过的电流,以便多次测量,得到多组对应的电流、电压值,求出小灯泡在不同电压下的实际功率。若测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表的示数等于小灯泡的额定电压,并读出此时的电流值,再根据公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。
四、释疑难点——焦耳定律
电流通过导体时导体发热的现象叫做电流的热效应。电能转化热能的多少用焦耳定律计算,即电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。用公式Q=I2Rt表示。
在现实生活中利用电流的热效应可制成电热器,其主要组成部分——发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝制成;另一方面,为了防止电热造成危害,应加快散热,如安装散热窗、排风扇等。
说明:焦耳定律常用的变形式为Q=UIt和Q=t。但要注意的是,Q=UIt和Q= t只适用于像电炉、电烙铁等可以看做纯电阻电器的电路。如果不是纯电阻电路(如电路中有电动机,则电流做功的结果是电能转化为内能和机械能),这时产生的热量要小于电功,只能用公式Q=I2Rt来进行计算。
五、应用实践——安全用电
引起电路电流过大的原因有两个,一是电路发生短路,二是用电器总功率过大。为了安全用电,电路中安装有保险丝,当电路中电流过大时,可自动切断电路,起保护电路的作用。家庭电路由外面的低压供电线路供电,由“火线”和“零线”组成,火线和零线之间有220V的电压。可用试电笔来判断火线和零线。
说明:保险丝是用铅锑合金制作的,电阻比较大,熔点比较低。当电流过大时,保险丝温度升高、熔断,从而切断电路。选用保险丝时应使其额定电流等于或稍大于电路中最大的正常工作电流,不能用铜丝、铁丝代替保险丝。
插座是并联在电路中的,分为两种,即二孔插座(遵循“左零右火”的原则)和三孔插座(遵循“左零右火上地”的原则)。
触电有两种形式,一是单线触电,即站在地面上的人触到火线,火线经过人体与大地形成回路;二是双线触电,即虽站在绝缘体上,但身体同时接触到火线和零线,由火线经人体流到零线形成回路。安全用电应不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
典型例题放送:
例1小明家4月份抄表时电能表的示数为,5月份抄表时示数如图2所示,则5月份他家的用电器耗电 kW•h。若1kW•h电费为0.58元,则小明家应付电费 元。小明想利用电能表测出家里电视机的功率,于是将电视机接入家庭电路中,关闭其他用电器,测出10min内电能表表盘转过50转,这台电视机的功率是W。
答案:100 ,58,100。
例2妈妈为了让明明在家里有一个舒适的学习和生活环境,新买了一台空调机,这台空调的铭牌参数如下表所示。
(1)这台空调正常工作时通过的电流是多少?
(2)如果这台空调每天正常工作2h,每月按30天计算,那么明明家的空调一个月消耗多少电能?
(3)若明明家的空调在用电高峰期,其两端的实际电压是200V,那么这台空调实际消耗的电功率是多少瓦?
答案:(1)4.5A;(2)59.4kW•h;(3)818W。
例3小明按照如图3所示的电路图连接好电路,测量一只额定电压为2.5V的灯泡的电功率,部分实验数据和现象如下表。
(1)分析表中实验数据可知,所用电源电压约为
V。
(2)若小明手边有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”两种规格的滑动变阻器,“0~3V”和“0~15V”两个量程的电压表,上面实验中他选用的滑动变阻器规格为
,选用的电压表量程为 。
(3)由于小明粗心大意,没有记录灯泡正常发光时电流表的示数,于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R===5Ω,再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P===1.25W。则灯泡的额定功率1.25W(选填“>”“=”或“<”)。
答案:(1)6;(2)“1.5A50Ω”,“0~15V”;(3)<。
例4如图4所示,小星的爸爸把电饭锅的三线插头中间的铜片拆除,以便能在墙壁上的两孔插座上使用。这种使用方法是否安全?为什么?
答案:这种使用方法不安全。三孔插头中间的铜片应与地线连接,目的是将用电器的金属外壳接地,以防用电器外壳带电,造成触电事故。而小星爸爸的做法使电饭锅的金属外壳无法接地,容易造成触电事故。
图1所示是单相电能表。用电时,中间的铝质圆盘转动,上面的数字以千瓦时(1 kW•h=
3.6×106J)为单位显示已经用去的电能。一段时间内消耗的电能是这段时间前后电能表读数的差。
说明:电能表表盘的几个重要参数:“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用;“10A(20A)”指该电能表的标定电流为10A,在短时间应用时电流允许大些,但不能超过20A;“50Hz”是指这个电能表在50Hz的交流电路中使用;“3 000r/kW•h”是指接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h电能,此电能表的转盘将转过3 000转。目前广泛使用的是IC卡电能表,其指示灯闪烁参数“6 400imp/ kW•h”是指每消耗1 kW•h电能时,此电能表指示灯闪烁6 400次。
观察电能表,记录下每kW•h的转数N;测量时使待测用电器单独工作,其他用电器都停止工作;用秒表或手表记录下电能表转动一定转数n所用的时间t;利用公式计算出转盘转过n圈时,消耗的电能为W= ×3.6×106(J),则用电器的功率P=(W)。
二、诠释重点——电能和电功率
电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式能的过程。用电器消耗了多少电能一般可用公式W=Pt=UIt来计算。电功率是表示消耗电能快慢的物理量,用公式P==UI来计算。
说明:电功率在国际单位制中的主单位是瓦特(W),常用单位是千瓦(kW);计算时单位要统一,如W的单位用J,t用s,则P的单位是W;若W用kW•h,t用h,则P的单位是kW。
由欧姆定律I=及电功率的公式P==UI可得,当用电器为纯电阻电路时,我们可将公式推导为:W=Pt=UIt=I2Rt= t;P==UI=I2R=。
所谓额定功率,就是用电器在额定电压下正常工作时的功率,而实际功率是指用电器在实际电压下的功率,对于一个固定的用电器而言,它的额定功率只有一个,而实际功率却可以有无数个。用电器实际功率的大小取决于工作时的实际电压。其关系为①当U实=U额时,P实=P额,用电器正常工作;②当U实< U额时,
P实
用电器上的铭牌一般只给出用电器的额定电压与额定功率,以某灯泡上的铭牌“220V 100W”为例,我们至少能从中提取出4条信息,即U额 的值;P额的值;正常工作时电阻R的值(R=);额定电流I额的值(I额=)。
三、聚焦热点——测量电功率
用电压表与小灯泡并联测量灯泡两端的电压U,用电流表与小灯泡串联测量通过灯泡的电流I,再根据电功率的公式P=UI计算出小灯泡的电功率。
说明:在本实验中,电源电压应高于小灯炮的额定电压,选择量程合适的电流表和电压表。在连接电路的过程中开关应始终断开,滑动变阻器的滑片应放在最大阻值处。滑动变阻器在电路中的作用是保护电路,同时改变电路中各元件两端的电压和通过的电流,以便多次测量,得到多组对应的电流、电压值,求出小灯泡在不同电压下的实际功率。若测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表的示数等于小灯泡的额定电压,并读出此时的电流值,再根据公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。
四、释疑难点——焦耳定律
电流通过导体时导体发热的现象叫做电流的热效应。电能转化热能的多少用焦耳定律计算,即电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。用公式Q=I2Rt表示。
在现实生活中利用电流的热效应可制成电热器,其主要组成部分——发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝制成;另一方面,为了防止电热造成危害,应加快散热,如安装散热窗、排风扇等。
说明:焦耳定律常用的变形式为Q=UIt和Q=t。但要注意的是,Q=UIt和Q= t只适用于像电炉、电烙铁等可以看做纯电阻电器的电路。如果不是纯电阻电路(如电路中有电动机,则电流做功的结果是电能转化为内能和机械能),这时产生的热量要小于电功,只能用公式Q=I2Rt来进行计算。
五、应用实践——安全用电
引起电路电流过大的原因有两个,一是电路发生短路,二是用电器总功率过大。为了安全用电,电路中安装有保险丝,当电路中电流过大时,可自动切断电路,起保护电路的作用。家庭电路由外面的低压供电线路供电,由“火线”和“零线”组成,火线和零线之间有220V的电压。可用试电笔来判断火线和零线。
说明:保险丝是用铅锑合金制作的,电阻比较大,熔点比较低。当电流过大时,保险丝温度升高、熔断,从而切断电路。选用保险丝时应使其额定电流等于或稍大于电路中最大的正常工作电流,不能用铜丝、铁丝代替保险丝。
插座是并联在电路中的,分为两种,即二孔插座(遵循“左零右火”的原则)和三孔插座(遵循“左零右火上地”的原则)。
触电有两种形式,一是单线触电,即站在地面上的人触到火线,火线经过人体与大地形成回路;二是双线触电,即虽站在绝缘体上,但身体同时接触到火线和零线,由火线经人体流到零线形成回路。安全用电应不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
典型例题放送:
例1小明家4月份抄表时电能表的示数为,5月份抄表时示数如图2所示,则5月份他家的用电器耗电 kW•h。若1kW•h电费为0.58元,则小明家应付电费 元。小明想利用电能表测出家里电视机的功率,于是将电视机接入家庭电路中,关闭其他用电器,测出10min内电能表表盘转过50转,这台电视机的功率是W。
答案:100 ,58,100。
例2妈妈为了让明明在家里有一个舒适的学习和生活环境,新买了一台空调机,这台空调的铭牌参数如下表所示。
(1)这台空调正常工作时通过的电流是多少?
(2)如果这台空调每天正常工作2h,每月按30天计算,那么明明家的空调一个月消耗多少电能?
(3)若明明家的空调在用电高峰期,其两端的实际电压是200V,那么这台空调实际消耗的电功率是多少瓦?
答案:(1)4.5A;(2)59.4kW•h;(3)818W。
例3小明按照如图3所示的电路图连接好电路,测量一只额定电压为2.5V的灯泡的电功率,部分实验数据和现象如下表。
(1)分析表中实验数据可知,所用电源电压约为
V。
(2)若小明手边有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”两种规格的滑动变阻器,“0~3V”和“0~15V”两个量程的电压表,上面实验中他选用的滑动变阻器规格为
,选用的电压表量程为 。
(3)由于小明粗心大意,没有记录灯泡正常发光时电流表的示数,于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R===5Ω,再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P===1.25W。则灯泡的额定功率1.25W(选填“>”“=”或“<”)。
答案:(1)6;(2)“1.5A50Ω”,“0~15V”;(3)<。
例4如图4所示,小星的爸爸把电饭锅的三线插头中间的铜片拆除,以便能在墙壁上的两孔插座上使用。这种使用方法是否安全?为什么?
答案:这种使用方法不安全。三孔插头中间的铜片应与地线连接,目的是将用电器的金属外壳接地,以防用电器外壳带电,造成触电事故。而小星爸爸的做法使电饭锅的金属外壳无法接地,容易造成触电事故。