第九章B电功电功率.docx

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1、第九章B电功电功率观察日常生活中使用的用电器,我们会发现上面往往会有一个铭牌,告诉我们这个用电器的额定电压、额定功率或额定电流。图9-9是一台复印机,它的背面就标注了它的额定功率和额定电压。有些用电器(如冰箱、空调等)还会标注额定总输入功率、最大总输入功率等项数据。图9-9大家谈找一些用电器的铭牌,说说铭牌上文字的意义。在电路里接上各种用电器,可以把电能转化为各种形式的能。电灯、电热毯、电饭煲,可以把电能转化为内能;洗衣机、电车可以把电能转化成机械能;电解池、电镀装置可以把电能转化为化学能。怎样理解电功?我们已经知道,从一种形式的能转化成另一种形式的能需要通过做功的过程。电能转化成其他形式的能

2、的过程实际上就是电流做功的过程。我们把电流所做的功叫做电功,用它来量度有多少电能转化成其他形式的能。例如,电流通过电炉做了5OOoJ的功,就是有5000J的电能转化为500OJ的内能。电流做功所消耗的电能是由电路中的电源提供的。如果在用电器两端加上电压为U的电源,在时间/内,通过用电器的电流是/,那么电功大小W=UM如果电路中的用电器只是把电能转化为内能,我们把这样的电路称为纯电阻电路,即纯电阻电路上产生的热量0=。根据欧姆定律,又可以知道0=72七。1 .电功电流所做的功叫做电功。电功用田表示,单位是J。W=UIt拓展联想非纯电阻电路在非纯电阻电路中(电路中包含电动机、电解池等),电流做功所

3、消耗的电能除一部分转化为内能外,还要转化为其他形式的能(机械能、化学能等),这时电功就大于电热。这意味着欧姆定律不再适用。什么是电功率?不同的用电器电流做功的快慢不一定相等。电流所做的功与完成这些功所用的时间的比W叫做电功率。电功率用户表示,则p=7O因为W=Uitt所以尸=u/。在纯电阻电路中,P=RR=若oK2 .电功率(electricpower)单位时间内电流所做的功叫做电功率。电功率用尸表示,单位是W。P=Ul在纯电阻电路中,P=FR前面我们提到,在用电器上标注的电压和电功率叫做用电器的额定电压和额定功率,它表示在用电器两端加上额定电压时,用电器正常工作,它的电功率就等于它的额定功率

4、。但是,如果用电器两端的电压不等于额定电压,那么用电器的实际功率就不等于额定功率。例如,一个家用白炽灯泡上标有“220V40W”字样,表示在灯泡两端加上220V电压时,它的电功率是40W。若电压超过220V,电功率将超过40W.灯丝就有被熔断的危险;若电压不到220V,电功率小于40W,灯泡不能正常发光。【示例1】一个接在220V电压的电路中的电炉,正常工作时通过的电流是3A,问:(1)电炉的额定功率是多少?通电4h消耗多少电能?(2)如果接在IlOV的电路中,假设电炉中电阻丝的电阻不变,则电炉的实际功率又是多少?分析:当电炉两端的电压为额定电压时,电炉的实际功率等于额定功率;如果电炉两端的电

5、压低于额定电压,那么电炉的实际功率就会小于额定功率。解答:(1)由于U=220V,=3A,根据电功率公式可以得出电炉的额定功率P=UI=2203W=660Wo又因通电时间=4h,根据电功公式可以得出%=R=O.66X4kWh=2.64kWh。(2)当电炉两端的电压U=UOV时,实际通过电炉的电流不再是3A,假设电炉的电阻不变,根据欧姆定律可以求得电炉的电阻R=E=怨73.3o再由电功率计算公式得到U21102P=UF=卞=KW*165W(小于额定功率)。从上述例题的讨论可以知道,用电器只有在加额定电压的情况下,其电功率才会是额定功率;如果电压发生变化,实际功率就会发生变化。为什么在用电高峰时,

6、家里的灯有时会比平时暗一些?【示例2】在图9-10所示电路中,三只相同的小灯泡规格都是“3V1A,电源电压为6V,电阻H的阻值为3假设小灯泡电阻不变、S闭合,请计算在下列两种情况下小灯泡Ll和电阻H的实际功率:(1) SI闭合,S2断开;(2)ShS2均闭合。分析:这是一个串联、并联组合电路。S闭合后,由于SbS2任意一个或两个都闭合后,电路的总电阻减小,息电流增大,R两端电压增加,从而导致Ll两端电压减小,L会变暗。解答:(1)小灯泡电阻Q=,=|=3o闭合S后,L与L2并联,它们的总电阻为1.5所以,R和Ll两端的电压之比为2:1, R两端的电压UR=4V,Ll两端的电压S=2V。则UrR

7、242PR=贲=JWQ5.3W,222P=-=VWQI.3W。KJ(2) ShS2都闭合后,LhL2、L3并联后的总电阻为1,所以,R和Ll两端的电压之比为3:1,R两端的电压Uf=4.5V,Ll两端电压Ur=I.5V。则Ur*2452Pr,=-=W=6.75W,AJUC152P,=-=-Wpo.75W。在实际生活中,我们经常会发现,在用电高峰时,家里的灯泡会比平常暗一些,产生这种情况的原因和本题非常相似。当并联的用电器越来越多时,总电阻减小,干路输电线电阻(相当于R)中的电流就越大,分去的电压也就越大,从而导致家用电器两端电压降低。大家谈在家里刚开启大功率用电器(如空调、微波炉)时,我们往往

8、会发现家里亮着的灯泡会变暗。这是什么原因呢?节日彩灯的连接是串联的还是并联的?【示例3】如图9-11所示,装饰用的小彩灯常被挂在节日的小树上或商店的门面上。仔细观察发现,这些彩灯珠是串联后接在220V电源上的,每一串足有数十个。奇怪的是当其中有一个或两个灯的灯丝断了,其余灯却仍然亮着。这是为什么呢?图9-11分析:观察灯的结构可以发现,每个灯的灯丝(幻)引线上方均绕有金属电阻丝(及),其电路如图9-12所示。这样就能解释,为什么一个灯的灯丝断了,其余灯仍能亮的道理了。AzB/C图9-12解答:图9-12中A、B、C三灯是串联的,但每个灯都有两个并联分路。当下部灯丝断去时,上面的电阻丝仍能导电,因此整个串联电路没有开路,其余各灯仍可以发光。这种电路实际上是既有并联又有串联的组合电路。讨论:现在我们深入地讨论一下,R与色哪个电阻大?当一个灯泡的灯丝断了之后,其余各灯亮度有什么变化?大家知道,用电器的功率P=竽,当电压一定时,R越大,功率越小。在正常情况下,我们希望灯丝的功率大,并联的电阻消耗的功率小,因此应有及以。当某一灯丝断了之后,只有及串联在电路中,电路的总电阻增大了,总电流变小了。因此,每个灯都要变暗一些。可见,当多个灯的灯丝断了之后,整串灯的亮度将变得很暗。

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