电功电功率知识点整理(推荐10篇)
光电池工作:光能转化为电能。电功:电流所做的功叫电功。计算公式:W=Uit
电流在某段导体上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
功的单位:焦耳 度 1度=3.6*10^6焦耳电能表的作用:电能表是测量电器在某段时间内所消耗电能的千瓦时数。电能表上“220V 5A”的意义是正常工作电压是220伏,最大工作电流是5安电功率:电流在单位时间内所做的功叫做电功率。
计算公式:P=UI
电功率等于电压与电流的乘积.电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。额定电压:用电器正常工作时的电压叫额定电压。
额定功率:用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。
在低于额定电压下的电压下工作的用电器不能发挥其实际功率。在高于额定电压的电压下工作的用电器容易被大电流烧毁。会画用伏安法测定电灯泡功率的实验图“PZ220-25”的意思是:普通照明灯泡,额定电压220伏,额定功率:25瓦“PZ220-100”的灯泡在110伏的电压下工作时,电功率是多少?1840年英国物理学家焦耳推出了焦耳定律:
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比跟通电时间成正比。
1、电功及其单位:电流所做的功叫电功,用w表示。电功的_单位是j,常用单位kw·h(俗称度),ikw·h=3.6×106j。
2、运用电功的公式解决有关问题:w=uit,即电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
电功率
⒈电功w:电流所做的功叫电功。电流作功过程就是电能转化为其它形式的能。
公式:w=uqw=uit=u2t/r=i2rtw=pt单位:w焦u伏特i安培t秒q库p瓦特
学生实验:探究——小灯泡的电功率
1、测量小灯泡电功率的电路图与测电阻的电路图一样。
2、进行测量时,一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率,但不能用求平均值的方法计算电功率,只能用小灯泡正常发光时的电功率。
电流的热效应
1、定义:
当电流通过电阻时,电流作功而消耗电能,产生了热量,这种现象叫做电流的热效应
2、影响因素:
与通电的时间、电流、电阻有关,通过导体的电流越大,导体的电阻越大,通电时间越长,导体产生的热量越多;
家庭电路
14.5 电功和电功率
一、教学目标
1. 理解电功、电功率的概念,公式的物理意义。2.了解电功和电热的关系。
3.了解公式QIRt(PIR)和Q22U2Rt(PU2R)的适用条件。
.4。知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系,电功大于电热。5.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
二、教学重点、难点分析
1.教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算。
2.难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识,接受起来比较困难。3.疑点在于有的学生认为额定功率大的灯泡一定比额定功率小的亮。4.解决办法
①通过实物展示,使学生理解电能与其他形式能的转化,加强电路中能量转化的感性认识。
②通过演示实验,使学生理解用电器的实际功率和额定功率的区别。
三、教学方法:实验演示,启发式教学
四、教
具:灯泡“3.8V 0.3A”、灯泡“220V 40W”、灯泡“220V 100W”、伏特表、电流表。滑动变阻器(1.5A 50Ω)、电源(6-8V)、电键、电吹风(带有“220V 40W”标记)幻灯片 投影仪
五、教学过程:
(一)新课引入
在高一我们已经知道,能量是以不同的形式存在的,不同形式的能量可以相互转化,请同学们举出电能转化为其他形式能的例子。
电能→机械能,如电风扇、电吹风 电能→内能,如电热器电熨斗、电饭堡 电能→化学能,如电解槽 能量的相互转化是如何实现的?
能量的相互转化是通过做功来实现的,功是能转化的量度。
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高中物理辅导网http:/// 对于电能转化为其他形式的能,又是什么力做功来实现的?如何来计算这种功的大小呢?让我们一起来学习电功、电功率这一节内容。
(二)新课教学
1.电功和电功率
什么是电功?其计算公式如何?是如何得到的?
在导体的两端加上电压,导体内建立了电场。自由电子在电场力的作用下定向移动,电场力对自由电子做了功,这个功简称为电功,通常说成电流做的功。
对一段导体而言,两端的电势差为U,把电荷q从一端搬到另一端,电场力做功W=qU,若在导体中形成电流I,则q=It(在时间t内,搬运的电量为q)
∴W=qU=UIt就是电功的表达式
说明(1)表达式的物理意义——电流在一段电路上的功跟这段电路两端的电压、电路中的电流强度和通电时间成正比。
(2)适用条件 I、U不随时间变化——恒定电流
(3)单位 W、U、I、t单位分别为焦耳、伏特、安培、秒 即1J=1V·A·s(4)实质 电能转化为其他形式的能,是通过电功来实现的。电流做了多少功,就有多少的电能转化为其他形式的能。
什么是电功率,电功率的计算公式如何?是如何得到的? 电功率是表示电流做功快慢的物理量。即
p=W/t=UIt/t=UI 说明(1)表达式的物理意义——一段电路上的电功率跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。
(2)适用条件 U、I不随时间变化
(3)单位 P、U、I单位分别为瓦特、伏特、安培 即
1W=1J/s(4)实质 表示电能转化为其他能的快慢程度。
由公式P=UI可知,随着U、I的增大,P也将增大,P是否可以无限增大呢? 首先我们要弄清额定功率和实际功率的概念。
额定功率 是指用电器在额定电压下工作的功率,是用电器正常工作的最大功率。实际功率 是指用电器在实际电压下工作的实际的功率。
京翰教育中心http:///
高中物理辅导网http:/// 电路图中各元件,小灯泡标有“3.8V 0.3A”标记。出示画有右图的幻灯片,引导学生按电路图接好电路
(提醒学生注意伏特表、安培表的正负极及滑动变阻器的接法)讲清实验目的是测量小灯泡在不同的电压下工作的实际功率。调节滑动变阻器,使伏特表读数分别为2.0V、3.0V和3.8V观察灯泡亮度的变化,并在图中记下安培表的对应值,请计算这三次的小灯泡的电功率P1、P2、P3
即 P1=U1I1=2.0×0.22W=0.44W P2=U2I2=3.0×0.28W=0.84W P3=U3I3=3.8×0.30W=1.14w ①P1、P2、P3是小灯泡在U1=2.0V、U2=3.0V、U3=3.8V的电压下工作的实际功率,在这三种情况下,灯泡都能正常工作。
②由计算可知P1<P2<P3,而灯泡的亮度也逐渐变亮,可见灯泡的亮度由实际功率判断。③小灯泡上的标记“3.8V 0.3A”指的是小灯泡的额定电压和额定电流。可见P3是这只小灯泡的额定功率,当U=3.8V时,灯泡的实际功率等于额定功率。
出示220V 100W、220V、40W灯泡,并说明“100W、40W”分别是它们的额定功率。说明一般家用电器的额定功率,如电吹风“220V 400W”、白炽灯“220V 60W”、空调 “220V 800 W 3000 W”,饮水机(制冷500W、制热100W),电饭褒“220V 1200W”等,提醒学生节约用电、节约电能。
是不是额定功率大的灯泡比额定功率小的灯泡一定亮呢?
出示“3.8V 0.3A”灯泡和“2.5V 0.3A”小灯泡,计算它们额定电功率分别为P1=3.8×0.3W=1.14W,P2=2.5×0.3W=0.75W。把“3.8V 0.3A”的灯泡接入电路,使伏特表示数为2.0V。再把“2.5V 0.3A”的小灯泡接入电路,使伏特表示数2.5V,观察灯泡的明亮程度。
灯泡明亮程度由其实际功率决定,与额定功率无关。加给用电器的电压,可不可以超过额定电压呢?
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高中物理辅导网http:/// 继续做上述实验,减少变阻器的阻值,观察伏特表、安培表的示数和小灯泡的亮度,当伏特表的读数约为5.2V时,小灯泡熄灭。
加在小灯泡的电压比额定电压大不多时,随着电压的增大,灯泡越来越亮,说明灯泡的实际功率超过了额定功率,并在逐渐增大。当电压增到一定值时,灯丝被烧断。
实验说明,加给用电器的电压不应超过额定电压,否则就有可能使用电器损坏。从这个实验中我们得到什么启示?
我们在使用电器的时候,一定要先检查实际电压是否符合额电电压,保证用电安全。2.电功率和热功率
电流在通过导体时,导体要发热,电能转化为内能。这就是电流的热效应,描述它的定量规律是焦耳定律。
学生一般认为,W=IUt,又由欧姆定律,U=IR,所以得出W=I2Rt,电流做这么多功,放出热量Q=W=I2Rt。这里有一个错误,可让学生思考并找出来。
错在Q=W,何以见得电流做功全部转化为内能增量?有无可能同时转化为其他形式能?
英国物理学家焦耳,经过长期实验研究后提出焦耳定律。
(1)内容:电流通过导体产生的热量,跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。
(2)表达式:Q=I2Rt 对于纯电阻导体而言,根据欧姆定律,U=IR,所以Q=I2Rt=I·IRt=IUt=W,电流做功完全用来生热,电能转化为内能。
说明:焦耳定律表明,纯电阻电路中电流做功电能完全转化为内能,且电热Q=I2Rt。(3)简单介绍产生焦耳热的原因:
金属中自由电子在电场力作用下定向移动,由于电场力做功,电子动能增加,但不断地与晶格(原子核点阵)碰撞,不断把能量传给晶格,使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧,从而温度升高。
(4)纯电阻电路中的电功和电功率
①电功W=Q= IRt,对所有电路中电阻的生热都适用。结合纯电路电路欧姆定律 U=IR,I=
UR
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Q=IUt=IRt=②电功率P=Qt2U2Rt
=I2R,对所有电路中电阻的电热功率都适用。
结合纯电阻电路欧姆定律U=IR
P=UI=IR=2U2R
(5)非纯电阻电路中的电功和电功率(以含电动机电路为例)
非纯电阻电路中,电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例,电动机电路如图所示,电动机两端电压为U,通过电动机电流为I,电动机线圈电阻为R,则电流做功或电动机消耗的总电能为W=IUt,电动机线圈电阻生热Q=I2Rt,电动机还对外做功,把电能转化为机械能,W′=W-Q=IUt-I2Rt,W′是电动机输出的机械能。
这是一个非纯电阻电路,可满足U=IR,且W′>0,则有U>IR。
考虑每秒钟内能量转化关系,即功率,只要令上述各式中t=1s即可,可得总功率P总=IU,电热功率P热=I2R,输出功率P出,三者关系是P总=P热+P出,即P出=IU-I2R。
(三)例题精讲
【例】某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示,重物质量m=50kg,电源提供恒定电压U=110V,不计各处摩擦,当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中电流强度I=5A,求电动机线圈电阻R(g=10m/s)。(4Ω)
(四)布置作业
1.把课本158页练习三(2)、(3)、(5)题做在作业本上。2.把课下完成练习三(1)、(4)题做在课本上。说明:
1.利用常用电器的展示,使学生回到日常生活,调动学生的学习兴趣和注意力。2.引导学生观察演示实验,参与读数、记数,学会如何分析数据,处理问题得出结论。
知识整理:
三.例题及巩固练习:
1、灯泡灯丝断了后可搭接上重新使用,但亮度会增加,而且寿命不长,为什么?
2、将一只“220V 15V”的灯泡与一只“220V 100W”的灯泡串联后接入380V的电路,各灯泡实际消耗的电功率为多少?这样接法有什么不好?
3、一灯泡两端电压由4V增大到10V时,电流变化了2A,则灯泡电功率的变化为多少?灯泡的电阻为多少?
4、两灯泡分别标有“3V 1W”和“6V 3W”字样,若将两灯泡串联接入电路,其两端可加最大电压为多少?若将两灯泡并联接入电路,其干路中允许通过的最大电流为多少?
5、如图所示,电源电压不变,开关S闭合后,灯L1、L2均发光,当P向右滑动时,下列叙述正确的有()
A.灯L1变亮 B.电压表示数变小 C.灯L2变亮
D.电流表示数变小
6、如图,电源电压保持不变,当开关S闭合时,通过R1的电流为0.6A;当开关S断开时,R1两端的电压为2V,R2的电功率为0.8W,求电源电压U和R1、R2的阻值。
四.课堂检测:
1.两灯都标有“220V 40W”,串联接入家庭电路中,两盏灯消耗的总功率为()A.40W
B.80W
C.20W
D.10W 2.灯L1标有“6V 3W”,灯L2没有标记,但测得它的电阻是6欧姆,现将灯L1和L2串联在某电路中,灯L1和L2都能正常发光,则这个电路两端电压和L2额定功率分别是()
A.12伏和1.5瓦
B.12伏和3瓦 C.9伏和1.5瓦 D.9伏和3瓦
3.额定功率相同的灯L1和L2,它们的额定电压U1>U2,下面说法正确的是()
A.正常发光时,I1>I
2B.它们的电阻R1<R2
C.它们串联时,P1<P2
D.它们并联时,P1<P2
4.在“测定小灯泡的额定功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,灯泡发光,但测试中无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数都达不到灯泡的额定电压值,原因可能是下述的哪种?()
A.变阻器总阻值太
B.电压表量程太大C.电源电压太低D.灯泡灯丝断开
5.一个标有“220V 60W”的电炉,想把它接在110伏的电源上使用,而保持原来的功率不变,下列采取的措施中,正确的是()
A.把电炉丝截去一半
B.把电炉丝截成等长的两段后再并联起来
C.把一根同样的电炉丝跟原来的那根串联 D.把一根同样的电炉丝跟原来的那根并联 6.一个电灯L1接在电压恒定的电源上,消耗的功率为40瓦,另一电灯L2也接在这一电源上消耗的功率为60瓦,若将L1和L2串联后接在这一电源上,则两个灯消耗的总功率是()
A.100瓦
B.50瓦 C.24瓦 D.20瓦
7.如图所示电路,电源电压U恒定,当滑动变阻器RW接入电路的1电阻为R时,灯L消耗的功率为PL,要使灯L消耗的功率变为4PL,应使滑动变阻器接入电路的电阻变为()
A.2R
B.R/2
C.R+RL
D.2R+RL
8.灯泡L1标有“8V 25W”,L2标有“8V 2W”,把这两个灯泡串联接到某电源上,闭合开关S后只有一个灯泡正常发光,另一个发光很暗,则该电源电压为()
A.16伏
B.12伏
C.10伏
D.8伏
9.两只电阻的规格分别为“5
45W”和“10
40W”,如果把它们并联在电路中,则电路中允许通过的最大电流为()
A.4安培
B.4.5安培 C.5安培
D.5.5安培
10.如图所示,电源电压不变。当S1闭合、S2断开时,电流表的示数为I1,电阻R1消耗的功率为P1,R1和R3消耗的功率之比为2:1。当S1断开,S2闭合时,电流表的示数为I2,电阻R2消耗的功率为P2,已知I1:I2=2:3则()
A.R1:R3=2:1
B.R2:R3=1:1
C.P1:P2=8:9
D.P1:P2=4:9 11.如图所示,U=220伏,且保持不变,定值电阻R2=1210欧。S闭合时,电烙铁R1正常工作。S断开时,通过R1的电流减小到S闭合时的1/2。求:(1)电烙铁的额定功率。(2)S断开时,R1、R2的总功率。
12.如图所示电路,电源电压保持不变,R1=20欧,当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时,电流表的示数为0.5安,若将滑片P移到变阻器的中点时,电流表的示数为0.2安,求滑动变阻器最大阻值和当滑动变阻器滑到最右端时,滑动变阻器消耗的功率。
13.如图所示电路中,S为一单刀双掷开关,灯泡L1上标有“3V 1.5W”的字样,L2的电阻为12欧,电源电压恒为18伏,当开关拨到a,滑动变阻器R的滑片位于变阻器的中点时,L1正常发光。当开关拨到b,滑动变阻器的滑片位于变阻器的右端时,灯泡L2消耗的电功率正好是其额定功
率的1/4,求灯泡L2的额定电压和额定功率。
14.如图所示电路,电源电压恒定,R0是定值电阻。当滑片P由阻值13处a点移到b端时,电压表的示数增大2伏,变阻器前后消耗的功率比为4:3。求:(1)变阻器滑片P位置变化前后电压表的示数比。(2)变阻器滑片P在b端时电压表的示数。(3)求电源电压。
15.如图所示电路,电源电压为12估,R1为8欧。当只闭合开关S1时,灯L正常发光;只闭合S2、S3时,灯L的功率为额定功率的25/36;只闭合S3时,R2的功率为0.48瓦,且R2<R1。求:
(1)灯L的额定功率。(2)只闭合S3时,灯L的实际功率。
唐山市第十六中学 白丽敏
一、设计思想
《测定小灯泡电功率》实验题将欧姆定律、串联电路特点及电功率三个电学重点知识应用于一体,综合性强、文字表述多,学生深感困惑,答题准确率不高。为帮助学生更好的理解并掌握解决此类问题的基本方法,对此内容进行一次专题复习。本节课的主要教学任务是:通过对《测定小灯泡电功率》较典型例题的解答,提炼解决这类综合题一般的解题方法和思路,帮助学生进一步建构电学知识结构,感悟解题方法,提高解决问题的能力。
二、教学目标
1、掌握测定小灯泡电功率实验原理。
2、熟练运用欧姆定律、串联电路特点等知识解决电路问题。
3、经历讨论、交流、和尝试解题的过程,认识科学推理的基本方法,感受成功的喜悦。
三、教学重点、难点:《测定小灯泡电功率》综合题解题基本方法的归纳和总结。
四、教学方法:讲授法、讨论法
五、教学过程
(一)复习《测小灯泡电功率》实验
1、实验原理:P=UI
2、电路图:
3、实物图:找学生参与连接
4、常见考点:(1)电压表量程的选择:已知额定电压
(2)电流表量程的选择:已知额定电压,再给电阻或者额定功率大约值
(3)连线:滑动变阻器选择一上一下两个接线柱,电压表、电流表正负接线柱不能接反(4)故障分析
(二)典型题型
例、如图所示是小明设计的测量一小灯泡额定功率的电路图。已知定值电阻Ro=15,滑动 变阻器R(20 1A),电源电压为18V,小灯泡的额定电压为6V、额定功率约为3W。(1)请用笔画线代替导线将实物图补充完整。(接下来完成练习1、2、3)
例
(2):故障分析的几种情况:
①闭合开关后发现电压表反偏,原因是:。②闭合开关后,发现电流表、电压表示数都较小,小灯泡不发光,原因是,接下来的操作是。
③调节滑动变阻器后发现小灯泡仍不亮,电压表有示数,电流表无示数,则故障的原因可能是。
④若调节滑动变阻器后发现电流表有示数,电压表无示数,原因是。
⑤滑变调到最大阻值后,闭合开关发现电压表示数超量程了,原因是。
⑥正确连接电路后,调节滑动变阻器发现电流表示数变大,电压表示数变小,原因是。
⑦连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光,并很快熄灭,检查后发现连线正确,请你找出她在实验中两个操作不当之处是:
①
;②
。(3)小明正确连接电路后,进行实验。小灯泡正常发光时,电流表的指针如图所示,通过小灯泡的电流为_______A,其额定功率为_______W。
练习
1、芸芸带领小组同学用以下器材做“测小灯泡功率”实验,小灯泡上标有“2.5V”字样,在图中用笔画线代替导线将实物连接完整(连线不 得交叉)
练习1
练习
2、一个额定电压是2.5 V的小灯泡,正常工作时的电阻约为8Ω,小明想测量它的额定功率。实验室有如下器材:电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各1个,滑动变阻器1个,导线若干。
如图是小明根据电路图连接的实物图,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不亮,经检查是由于一根导线连接错误,请你在图中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
练习2
练习
3、小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”,已知电源电压恒为6V,小灯泡正常工作时的电压为3.8V,电阻约为12Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”和“5Ω 2A”
请用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。
练习3 拓展思维:测小灯泡的电功率的实验也可以测量小灯泡正常发光时的电阻。练习3拓展:小明选用的滑动变阻器的规格为。
六、板书设计
测小灯泡电功率实验专题复习
一、实验原理:P=UI
二、电路图
三、实物图
这部分知识的难点是学生对额定电压、额定功率与实际电压、实际功率混淆不清,解题中需把电功率公式和欧姆定律公式反复运用,更加造成了困难。为了解决这一困难,我是这样做的:首先把有标记的小灯泡接入不同电压的演示实验做好,其次是解题中分析好每一道题所给条件,挖掘隐含条件明确要求什么然后分步计算,把每一步的已知什么求什么弄清楚。由于这部分知识是在学生知识准备不足,分析解决问题的能力还有限,使一大部分同学掌握不好,为解决此问题,在今后教学中,对这部分知识还要进行强化练习。
今后的改进意见:
1、在讲解用电器所消耗的电能时要告诉学生,它就是电流所做的功。
2、第一节课中提到电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量,同时说明假如一只灯泡电功率大说明它消耗电能快。
1.上课的节奏尽量加快。与速度的类比不能耽误太长时间,让学生提及速度的概念、公式即可类比引出电功率的概念及公式。
2.对公式、原理的理解多通过训练解决。设置课堂的习题不要太难,重在对公式的应用,并让学生熟悉公式的单位换算即可,更多的习题可以放在后面进行,对数值的设计也应以巧数为主,不涉及过难、过深的纯数学式的计算,以节约课堂时间。
3.注意让学生多动手,让学生动手计算时发现一些共性的问题,统一解决,以提高课堂效率。
通过这次听课,教学中的反思如下:
1、电功率教学,是初中物理教学中最难点也是最重点的内容,教师设计学案知识点不大突出时,会让学生对学习电功率的知识,觉得乱,难。学习兴趣不浓。
2、电功率计算题比较多,老师要精选.对电功率复习,要专门进行板块练习。P=UI单独一块,电能表W=转数/总转数与P=W/t分一次,电灯泡与P=U2/R与P=I2R一次,在将测电功率实验专门练习,最后在将电功率综合复习,归纳总结记忆
3、复习过程中,还要利用物理学科的特色——实验,可以穿插于课程之中,用于检验理论知识的正确性;也可以作为整堂课的开始,作为学生探究新知识的线索贯穿始终,各有优势,教学中可以大胆重组,尝试变换,寻找最适合学生的教学方式,真正体现“因材施教”和“以人为本”。
4、围绕生活中的“更换合适规格的灯泡”、“如何节约用电”等实际问题进行了师生互动,学生学有所得,较好地实现将物理课堂与现实生活紧密结合起来的课程目标。
(一)知识目标
1、知道电功是指电场力对自由电荷所做的功,做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程。
2、理解电功、电功率的概念及表达式的物理意义并能用电功的公式进行有关的计算。
3、了解额定电压、额定功率、实际功率的意义。
4、知道电功率、热功率的联系和区别.
(二)能力目标
1、通过灯泡工作功率的演示,培养学生观察能力和利用实验分析和处理实际问题的能力。
(三)情感目标
1、通过演示实验,加强学生对物理实验的重视,培养学生严谨求实的科学态度。
2、通过电能和其他能的转化和守恒规律的讲解进一步渗透辨论唯物主义观点的教育和节约能源勤俭节约的优良传统。
3、通过灯泡实际功率的演示,对学生进行安全意识教育。
教学建议
1、在推导电功的公式时,应该注意讲清楚,在时间 内,只是相当于把电荷 由电路的一端移至另一端(两端的电压为 ),这与在真空中把某一电荷 由某处移至另一处有区别,但效果是一样的,即所做的功相同。
2、可用类比的方法向学生说明:电场力对自由电行做功时,在真空中电势能转化为动能,这相当于物体在真空中自由下落时,重力势能转化为动能;在电阻元件中电势能转化为内能,这相当于物体在粘滞性较大的液体中匀速下落时,重力势能转化为内能。
3、教材只要求学生知道电功率和热功率的区别和联系,而不要求对这个问题作进一步讨论。
4、对于 这两个导出式,要明确它的使用条件和适用范围,即:纯电阻电路。
教学设计方案
电功、电功率
一、教学目标
1、理解电功、电功率的概念,公式的物理意义。
2、了解实际功率和额定功率。
3、了解电功和电热的关系。
4、了解公式 ( )和 ( )的适用条件。
5、知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系,电功大于电热。
6、能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
二、重点、难点分析
1、教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算。
2、难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识,接受起来比较困难。
三、主要教学过程
(-)提出问题,引入新课
1、通过前面的学习,可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动,电场力对定向移动的电荷做功吗?(做功,而且做正功)
2、电场力做功将引起能量的转化,电能转化为其他形式能,举出一些大家熟悉的例子。
电能→机械能,如电动机。
电能→内能,如电热器。
电能→化学能,如电解槽。
本节课将重点研究电路中的能量问题。
(二)教学过程设计
1、电功
(1)定义:电路中电场力对走向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功。
(2)实质:能量的转化与守恒定律在电路中的体现。
电能通过电流做功转化为其他形式能。
上一章里学过电场力对电荷的功,若电荷 在电场力作用下从a搬至b,ab两点间电势差为 ,则电场力做功 。
对于一段导体而言,两端电势差为 ,把电荷 从一端搬至另一端,电场力的功 ,
在导体中形成电流,且 ,(在时间间隔 内搬运的电量为 ,则通过导体截面电流为 , ),所以 。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
(3)表达式:
说明:
①表达式的物理意义:电流在一段电路上的功,跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。
②适用条件: 、 不随时间变化——恒定电流。
(4)单位:电流单位用安培(a),电压单位用伏(v),时间单位用秒(s),则电功的单位是焦耳(j)。
(5)电功率
①表达式:
物理意义:一段电路上功率,跟这段电路两端电压和电路中电流强度成正比。
②单位:功的单位用焦耳(j),时间单位用秒(s),功率单位为瓦特(w)。
1w=1j/s
这里应强调说明:推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者,这里 是电场力做功,是消耗的总电能,也是电能所转化的其他形式能量的总和。
电流在通过导体时,导体要发热,电能转化为内能。这就是电流的热效应,描述它的定量规律是焦耳定律。
学生一般认为, ,又由欧姆定律, ,所以得出 ,电流做这么多功,放出热量 。这里有一个错误,可让学生思考并找出来。
错在 ,何以见得电流做功全部转化为内能增量?有无可能同时转化为其他形式能?
英国物理学家焦耳,经过长期实验研究后提出焦耳定律。
2、焦耳定律——电流热效应
(1)内容:电流通过导体产生的热量,跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。
(2)表达式:
对于导体而言,根据欧姆定律, ,所以 ,电流做功完全用来生热,电能转化为内能。
(3)说明:焦耳定律表明,纯电阻电路中电流做功完全转化为内能,同时,有电阻的电路中电流做功会引起内能的增加,且电热 。
(4)简单介绍产生焦耳热的原因:
金属中自由电子在电场力作用下定向移动,由于电场做功,电子动能增加,但不断地与晶格(原子核点阵)碰撞,不断把能量传给晶格,使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧,从而温度升高。
(5)纯电阻电路中的电功和电功率
①电功 ,对所有电路中电阻的生热都适用。
结合纯电阻电路欧姆定律 ,
②电功率 ,对所有电路中电阻的电热功率都适用。
结合纯电阻电路欧姆定律
3、非纯电阻电路中的电功和电功率(以含电动机电路为例)
非纯电阻电路中,电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例,电动机电路如图所示,电动机两端电压为 ,通过电动机电流为 ,电动机线圈电阻为 ,则电流做功或电动机消耗的总电能为 ,电动机线圈电阻生热 ,电动机还对外做功,把电能转化为机械能, 是电动机输出的机械能。
考虑每秒钟内能量转化关系,即功率,只要令上述各式中 =1s即可,可得总功率 ,电热功率 ,输出功率 ,三者关系是 。
4、额定功率和实际功率
为了使用电器安全、正常地工作,对用电器工作电压和功率都有规定数值。
(1)额定功率:用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率。
一般说来,用电器电压不能超过额定电压,但电压低于额定电压时,用电器功率不是额定功率,而是实际功率。
(2)实际功率 , 、 分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
(三)复习巩固
某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示,重物质量 kg,电源提供恒定电压 ,不计各处摩擦,当电动机以 的恒定速度向上提升重物时,电路中电流强度 =5a,求电动机线圈电阻 ( )(4ω)
探究活动
1、调查电路设计中采用了那些方法来减小导线上的电能损耗。
授课人王兆良
●教学目标
一、知识目标
1、知道电功率和电路中电流的关系,理解电路中的总电流随用电器功率的增大而增大.2、知道短路也是造成电流过大的原因之一
3、.知道电路中安装保险丝,为什么能够“保险”.4、了解空气开关
二、过程与方法目标
1.通过观察体验保险丝怎样保险,培养学生的观察能力,初步的分析和概括能力.2.通过联系生活实际,培养学生利用物理知识解决简单问题的能力.三、情感态度价值观
1.通过本节课的学习,使学生进一步体验安全用电的重要性.增强学生安全用电的意识.2.通过学习本节内容,进一步激发学生对学习物理的兴趣、培养学生严谨的科学态度.●教学重点
理解用电器总功率过大的原因是家庭电路中总电流过大.●教学难点
保险丝的“保险”作用.●教学过程
想想议议?引入新课
最近几年,我国城乡许多地区在进行供电线路的改造,改造的内容之一就是把电线换成更粗的,电能表的额定电流换成更大的。结合你对家用电器的了解,你能推测出用电功率和电流之间的关系吗?能不能应用科学知识证实你的推测? I= P/U家庭电路的电压是一定的,U=220V,所以用电功率P越大,电路中的电流I就越大。
一、家庭电路中电流过大的原因
(1)用电器总功率过大
学生分析原因,教师点评小结。例题1.见投影(2)短路
学生分析原因教师点评
以上两种情况都会造成电流过大,会带来什么样的后果呢?——烧坏保险丝。烧坏导线,甚至引起火灾。
二、保险丝
(1)作用:电路中电流超过规定值,能自动熔断,切断电路。观察课本52页各种保险丝。
(2)特点和材料:电阻比较大,熔点比较低的铅锑合金。(3)选择:使其额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流。例题2。见投影
(4)连接:一般只接在一根火线上,且与保护的电路串联。思考为什么?
(5)规格:保险丝越粗,额定电流越大,熔断电流越大。标定值是哪一个电流值呢?
(6)注意事项:保险丝不能过粗或过细。过粗起不到保险作用,过细容易造成经常性断电,更不能用铜丝、铁丝代替保险丝
三、空气开关
(1)作用:当线路中发生短路、用电器总功率过大等原因导致电流过大时,空气开关自动断开,切断电路,俗称跳闸。
(2)使用方法:断开后,待故障排除,再将开关合上。想想议议课本53页大家讨论。
四、课堂小结
五、练习。见投影
六、板书设计。
1、电流过大的原因
2.保险丝
3、空气开关 用电器总功率过大
作用
作用 短路
规格
使用方法
选择原则
连接
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