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1、第四节电功和电功率第五节焦耳定律例：一台电扇的额定电压 220V，正常工作时的电流是 0.8A，若它的线圈电阻是 2.5 ，求这台电扇的耗电功率、发热功率和工作效率。分析与解： 电扇实际上是一台线圈有电阻的电动机。它的耗电功率由电流和工作电压决定； 它工作时的发热功率由电阻和电流决定。 说到它的工作效率， 原则上是有用功（率）与总功（率）的比值。对于电扇来说它的有用功率是指它向外扇风的机械功率。那么，电扇消耗的电功率PU·I220V0.8A176 W电扇的发热功率PQI 2·R0.8A22.51.6W电扇输出的机械功率为：PJP PQ1744. W电扇的工作效率为：PJ17
2、4.4P17699.1%第六节串联电路第七节并联电路【例题精选】：例 1：用滑动变阻器可以控制电流。如右图所示，有一个白炽灯泡的电阻 R 20 。把它与一个滑动变阻器相串联接成分压限流电路。 A、B 两端接在电压恒定的电源上。希望通过调整滑动变阻器使白炽灯的发光功率在1.25W 至 45W 之间可调。那么，外加在 A、 B 端的电压应为多高，对滑动变阻器的规格有什么要求。分析：把滑动变阻器串联接在电路中，当电源一定时，改变电阻就可以改变电流。如上图所示，当变阻器的滑片滑右端时，电路总电阻最大R总RLR，电路中的电流最小， 灯泡消耗电功率最小； 当变阻器的滑片滑至左端时， 电路的总电阻最小 R总
3、 R ，电流最大，灯泡消耗的电功率也最大。 由此分析题解如下：解：由题意先求出灯泡工作时的最大电流I m和最小电流 I n 值：PI 2·RI mPm15. ARI nPn0.25AR根据欧姆定律，通过灯泡最亮的情况求出电路两端的电压：UI m·R30V再次运用欧姆定律，通过灯泡最暗时求出滑动变阻器的阻值RLU I nR RLRLUR100I n答：A、B 两端的电压应是30V，滑动变阻的规格应选：总电阻为100 ，额定电流不小于 1.5A。小结：这道题的解法正规，思路清楚。其实也有别的办法解决。如在灯泡最U2Pm R 30V 。依据同样的公式灯泡亮时，依据 Pm可直接求出
4、端电压 URU m2 ，可求得 U n 5 V 。由串联最亮、最暗时功率之比等于端电压平方比：Pm分压道理： RLR=U L Unn PnU n2。一般关于恒定电流的Un 可得 RL= 100= (UU )问题，处理的途径是很多的， 同学们应该多想几种方法来处理同一个问题， 这样有利于提高大家的解题能力。例 2：现有一个标称值“ 30V，18W”的白炽灯泡，还有一个电压为 50V 的电源，欲使灯泡正常发光，找来一个总电阻 RL= 95 的滑动变阻器，连接成如右图所示的电路。试求电灯正常工作时，滑动变阻器上的滑片 P应置于 AP 间的电阻多大，此时电路的耗电功率是多大。分析：这个电路叫做分压式电
5、路，它的特点是通过改变滑片的位置，可以向用电器提供由0U连续变化的电压。 其缺点是耗电功率较大。 这种电路实际上是混联，其等效电路如右图所示。灯泡正常工作时， PB 间的电压应是 30V， AP间的电压是 20V，才能满足题目给的条件。电路消耗的总功率应等于灯泡R，电阻 RX 和电阻 RLRX 消耗电功率的总和。解决这道题一定先把电路看懂，该电路是R 和 RX 并联后再与 RL RX 串联。解： PB 间的总电阻 R2 是 R 与 RX 并联所得，故111R2RRXRRXR2RRXAP 间的电阻 R1RL RX 。其中 R可用U2求得。因为灯泡正常发光，所以 PBP间的电压为 U 230 V，
6、那么 AP 间的电压 U 1 UU2 20V。根据串联电路电压分配的特点，可知：U 1R1RLRXU 2R2RRXRRX变换后U 1RLRXRRXU 2RRX95RX302RX2018代入数值30302RX18R50 ，RX经解得75AP 间的电阻R1RL RX20对于 AP 这段电路，因为 U 120 V， R120，根据欧姆定律可知这段电路通过的电流强度 I 就是电路中的总电流为 1.0A 。全部电路消耗的电功率等于总电压与总电流的乘积，即 50W。答：当把滑动变阻器的滑片 P 滑至距 A 端电阻值为 20 时，灯泡恰能正常发光。此时整个电路消耗的电功率是50W。其实同学们自己还可以分别计
7、算一下，此时灯泡消耗的功率PR 18 W，变阻器 PB 段消耗的电功率是 P2 12 W，变阻器 AP 部分消耗的电功率是 P1 20 W。如果题目中要问及滑动变阻器消耗的功率P，应等于 P1 、 P2的和，即 32W 。同学们不妨想一想，若这道题目中把滑动变阻器接成分压限流式（如例一那样，把变阻器跟灯泡串联） 再看一看灯泡正常发光时， 整个电路消耗的电功率是多少。是不是会小一些。（参考答案：消耗的电功率是30W）例 3：有一个灵敏的电流表它指针满偏时通过的电流 I g 100m A ，该表自身的电阻 Rg 2.0 。欲把这块表接到 5A 的电路中，又不便该表因为电流过大而烧毁，应在该表两接线
8、柱间并联一个阻值 Rs 最大是多大的电阻。分析：如右图所示， 在灵敏电流表上并联的电阻Rs主要起分流作用。当它分流的电流大于总电流I 与电流表满度电流I g的差时，电流表就不会因电流过大而烧毁。当分流电阻 Rs 分得的电流 Is 恰好等于 I I g 时，Rs 则是分流电阻可取的最大值。解：如上图所示，根据并联电路的分流作用可知II gI s（ 1）又根据并联电路两端电压相等，有I g RgI s Rs（2）（1）、（ 2）式联立得：I gRgRsII g代入数值得Rs0.041小结：在这个灵敏电流计（俗称“表头”）的两个接线柱上并联一个0.041的电阻时，把它接到 5A 的电流上不会被烧毁，
9、 且指针刚好满偏（指向最大刻度） 。这道题实际上是扩大电流表量程的问题。一个表头它的满度电流值I g 是有限的。为了测定大电流， 把电流表的量度范围扩大是十分必要的，扩大量程的方法也是很方便的 。其理论根据就是并联电路的特点和欧姆定律。如要将量程为 I g 的电流表扩大成 I 的量程，则分流电阻 Rs 满足： I g Rg ( I I g ) RsRsI g RgII g分子和分母同时除以 Ig，则RsRgI1I g1即：Rsn1 Rg式中 nI 就是扩大量程的倍数。I g一般是把分流电阻放在电流表外壳的内部，再将表盘换一下。如原题中表盘满度的值是 100mA ，表盘的中值是 50mA，我们另
10、制一个表盘满偏值是 5A，中值是 25A 就可以当作一个量程较大的新表来使用了。应该指出的是，扩大量程后的表只是增加了分流，满度时通过表头的最大电流值并没有改变，仍是Ig。例 4：若用上题中的灵敏电流表去测电压，当指针指到最大刻度时，它两个接线柱两端的电压是多高？若要把它改装成一个能测 10V 电压的电压表可采取什么措施。分析：电流表有内阻 Rg 和满度电流值 I g。这是电流表的两个主要参数。对于题中给的电流表来讲， 当表的两端接上 200mV 电压时，通过表的电流U g恰好Rg等于该表的满度电流值 ImA 。从广泛意义讲，灵敏电流计也可以看作是最g (100)大量程为 U g I g Rg
11、 的毫伏表。要使满度值为 U g 200mV020. V 的电压表能测 U 10V 的电压只能给它串联一个分压电阻 Rs，使分压电阻分得 U U g 的电压后方可接在电压较高的电路中，具体解法如下：解：欲使灵敏电流表能测 10V 电压可以按右图给它串联一个分压电阻来解决。根据串联电路的特点和欧姆定律可得：I gURsRgRsURgI g代入数值Rs 98答：在灵敏电流计上串联一个98的电阻这个表就可以接到10V 的电压上。小结：这道题实际上是电压表扩大量程问题。一个量度范围较小为 Ug 的表，要想测量较高的电压， 扩大它的量程是十分必要的。 理论根据就是串联电路的特点和欧姆定律。如上图所示，对
12、于串联电路因为电流强度处处相等。所以：UU gRsRgRgURgU g RsU g RgU g Rs(UU g )RgRs( U1)RgU gU，即电压表量程扩大的倍数。设 n =U gRs( n1) Rg一般把分压电阻 Rs装在表壳内，把表的度盘重新画一个就改成了量度范围扩大了的电压表。如果按右图来改进，还可制成多量程的电压表。【专项训练】：1、一台 2.2 千瓦（ KW ），220V常工作时，通过电动机的电流为是。电功比电热多的电动机，线圈电阻为0.5，在电动机正，每秒钟电流做的功，只有在电路中，电功才等于电流放出的热。2、电功有个单位俗称“度”，它在技术上称做，它的大小等于J。3、三个相
13、同的灯泡如右图连接， 若电路两端电压 U 保持不变，设灯泡电阻不变，且不会被烧毁。那么开关K 闭合前后灯 L 2 消耗电功率的比为。4、甲、乙两根相同材料制成的圆导线， 甲的长度和截面直径均是导线乙的 n 倍，则两条导线的电阻关系是：A 甲、乙两条导线电阻相等B甲导线电阻是乙导线电阻的 n 倍C甲导线的电阻是乙导线电阻的 n 分之一倍 D乙导线电阻是甲导线电阻的 n2 倍5、如图所示， R3 3R1 ， R22R1 ，则 MN 两点间的总电阻是：A 11 R1B、 11 R2510C 11 R3D1R22 R315256、两个电阻 R1 、 R2 ，且 R1 R2，下列说法中正确的是：A 由
14、P=I 2·R 可知，电阻大的消耗功率多，则P1P2由U 2 可知，电阻小的消耗功率多， P2P1BP=RP1P21 与 R2 串联后，电阻大的消耗功率多，则C当 RP1P22 与 R1 并联后，电阻大的消耗功率多，则D当 R7、若将额定值为“ 220 伏， 25 瓦”、“ 220 伏， 60 瓦”的两个灯泡串联后接在220 伏的电源上工作，则：A 两个灯泡均不能正常工作C 60 瓦的灯泡比较亮B25 瓦的灯泡比较亮D两个灯泡工作都正常8、有一个满度电流为 2 毫安的电流表，内阻为 100 欧，现在要把它改装成量程为 10 安培的安培表，应配用多大电阻，怎样连接？9、有一个电路如右图，各已知电阻值及端电压在图中标出，求当滑动变阻器的阻值调为多大时，安培表的示数为1 安。10、在右图所示电路中，已知安培表的示数为 2.2 安培，求伏特表示数。【答案】：1、 10A，2.2×103J， 2.15×103J，纯电阻。2、 KWh （千瓦时）， 3.6×106J。3、9：4。4、C。5、A、B、C、D。6、C。7、A、B。8、应并联一个 0.02的电阻。9、滑动变阻器应调至R=20 时。10、伏特表的示数为35.2 V。