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物理量 (符号) |
公 式 |
单位 (符号) |
测量仪器 |
串联电路特点 |
并联电路特点 |
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电功(W) |
W=UIt |
焦耳 (J) |
电能表 |
W=W1+W2 W1: W2= R1: R2 |
W=W1+W2 W1: W2= : R2 : R1 |
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电功率(P) |
P = W /t P=UI |
瓦特 (W) |
电流表 电压表滑动变阻器(伏安法) |
P=P1+P2 P1: P2= R1: R2 |
P=P1+P2 P1: P2= R2 : R1 |
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电热 (Q) |
Q=I2Rt |
焦耳 (J) |
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Q=Q1+Q2 |
Q=Q1+Q2 Q1: Q2=R1: R2 |
[例题3]同为“36V 40W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5min,它们产生热量是:
A.一样多 B.电灯最多 C.电扇最多 D.电烙铁最多
[解析]三个用电器消耗的功率、通电时间相同,由W=Pt可知它们消耗的电能一样多,但从能量转化的角度考虑,电灯将电能转化为大量热能及少量光能,电扇将电能转化为大量机械能和少量热能,而电烙铁将电能全部转化为热能,所以产生热量最多的用电器是电烙铁。正确答案应为D。
[例题4]如图4所示,灯泡L标有“220V 36W”字样,R=6Ω,通
电10s且正常发光,根据这些已知条件,可以求出哪些物理量,请一一计算出来。
[解析]本题看起来虽然简单,但实际上是一道开放性试题,它可以几乎
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题中隐含的条件:额定电压下,灯泡的额定功率,切灯泡正常发光。可求出的物理量有:
(1)灯泡两端的实际电压:U实=U额=12V (2)灯泡的额定功率P实=P额=36W
(3)通过灯泡的电流I实=I额=P/U=3A (4)灯泡的电阻RL=U2/P=4Ω
通电10s钟
(5)通过灯泡的电荷量Q=It=30C (6)灯泡消耗的电能WL=Pt=360J
(7)灯泡、电阻两端的电压U总=UR=UL=12V (8)通过电阻的电流IR=U/R=12V/6Ω=2A
(9)电阻消耗的电能WR=UIRt=12V×2A×10s=240J
(10)电阻的功率PR=UIR=12V×2A=24W
(11)电阻上的电热QR=IR2Rt=(2A)2×6Ω×10s=240J
[对应训练]
1.电能表是用来测定下列哪个物理量的 ( )
A.电能 B.电流 C.电压 D.电阻
[例题2]如图3所示是测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率的
电路图
(1)a是 表,b是 表。
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(3)如果小灯泡的阻值约为10Ω,电源有两节干电池串联组成,电流表有量程0-0.6A
和0-3A两档,那么a表量程应选 挡,b表量程选 挡。
(4)闭合开关,发现小灯泡两端电压只有1.8V,滑动变阻器的滑片P向 端移动,才能使电压表示数为 V,此时灯泡实际功率就是额定功率。
(5)要测量的数据是 和 ,计算灯泡的额定功率公式为 。
[解析] 由图可知是用电流表和电压表测定小灯泡额定功率电路。解答:
(1)根据电流表、电压表的使用规则可以判断:a与电灯并联,是电压表;b与电灯串联是电流表。
(2)为了避免接线失误,损坏电器,串联前开关应断开。滑到变阻器在电路中起分压作用,分去一部分电压,以保证小灯泡的安全使用,并得到需要的电压,测量前串入电路的电阻应是变阻器的最大值,所以滑片P应在B点。
(3)电源选用两节干电池,则电源电压为3V,且小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表a表的量程应选“0∽3V”挡,小灯泡的电阻约为10Ω,它在正常工作时的电流约为I=U/R=0.25A<0.6A,所以电流表b的量程应选“0∽0.6A”挡。
(4)当小灯泡两端电压为1.8V时,因没有达到其额定电压2.5V,所以其实际功率小
于额定功率,为使小灯泡消耗的功率等于其额定功率,应提高小灯泡两端的电压,使其达到2.5V,所以减小滑动变阻器入电路的电阻,以减小滑动变阻器两端电压,故滑片P应向A端移动,
(5)测定小灯泡的额定功率,依据是功率的公式,P=UI,需要测量的是小灯泡两端的电压V和提高它的电流I。
3.铭牌如图2所示的物理意义:
①“220V”表示电能表的额定电压是220V。
②“20A”表示允许通过这只电能表的最大电流是20A。
③“kWh”表示电能表测量电功所用的单位是kWh,即“度”。
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