九年级物理电功和电功率.pdf
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1、第 十 五 章 电 功 和 电 热 知 识 总 结:1.电 功 A.基 本 概 念 和 公 式 a.定 义:物 理 学 中,当 电 能 转 化 为 其 他 形 式 能 时,我 们 就 说 做 了 电 功(俗 称 电 流 做 功).b.物 理 意 义:电 功 是 量 度 电 能 转 化 为 其 他 形 式 能 的 多 少 的 物 理 量.c.计 算 公 式:i.普 遍 适 用 的 公 式:w=UIt=UC(Q 为 电 荷)ii.仅 适 用 于 纯 电 阻 性 电 路 的 公 式:卬=/2放 讥 说 明:把 电 能 全 部 转 化 为 内 能 的 用 电 器 叫 做 纯 电 阻 性 用 电 器,如
2、 电 炉、白 炽 灯 等,连 接 纯 电 阻 性 用 电 器 的 电 路 叫 做 纯 电 阻 性 电 路;把 电 能 的 绝 大 部 分 转 化 为 内 能 以 外 的 其 他 形 式 能 的 用 电 器 叫 做 非 纯 电 阻 性 用 电 器,如 电 动 机、电 铃、充 电 器 等,连 接 非 纯 电 阻 性 用 电 器 的 电 路 叫 做 非 纯 电 阻 性 电 路.d.单 位:在 国 际 单 位 制 中,电 功 的 单 位 是 焦 耳(J).J=W A s=W C实 用 单 位 是 千 瓦 时(kW,h).kw-h=3.6xlO6JB 电 能 表 用 来 测 量 电 路 消 耗 电 能(
3、即 电 功)的 仪 表 叫 做 电 能 表.a.主 要 技 术 参 数i.“电 压”表 示 电 能 表 适 用 的 额 定 电 压.额 定 电 压 是 指 用 电 器 或 电 学 仪 表 正 常 工 作 时 的 电 压.ii.“电 流 规 格”表 示 电 能 表 持 续 工 作 时 的 最 大 电 流,括 号 里 的 数 字 表 示 允 许 在 短 时 间 内 通 过 电 能 表 的 最 大 电 流.iii.“每 千 瓦 时 转 数”表 示 用 电 1 kW h 电 能 表 转 盘 转 动 的 圈 数.现 在,电 子 式 单 相 电 能 表 已 经 开 始 使 用,其 重 要 参 数 i m
4、p/(kW h)表 示 用 电 1 kW-h 耗 电 指 示 灯 闪 烁 的 次 数,如:6400 imp/(k W.h).b.用 电 能 表 测 量 电 功 i.直 接 测 量:电 能 表 计 数 器 上 前 后 两 次 读 数 之 差.ii.间 接 测 量:先 数 出 转 盘 转 过 的 转 数,再 利 用 电 功 与 转 数 成 正 比 计 算 电 功.2.电 功 率 A基 本 概 念 和 公 式 a.物 理 意 义:电 功 率 是 反 映 用 电 器 消 耗 电 能(即 电 流 做 功 卜 快 慢 的 物 理 量.b.定 义:用 电 器 单 位 时 间 里 消 耗 的 电 能 叫 做
5、电 功 率.c.计 算 公 式:i.普 遍 适 用 的 公 式:p=-=ui.ii.仅 适 用 于 纯 电 阻 性 电 路 的 公 式:P=/R P=+d.单 位:在 S 1中,电 功 率 的 基 本 单 位 是 瓦 特(W),另 外 还 有 千 瓦(kw)和 毫 瓦(m W),换 算 关 系 为:kw=lQ3W W=Q3mWe.用 电 器 的 额 定 功 率 和 实 际 功 率 用 电 器 在 额 定 电 压 下 的 功 率 叫 做 额 定 功 率,用 电 器 在 实 际 电 压 下 的 功 率 叫 做 实 际 功 率.当 u u 额 时,P P 额.使 用 用 电 器 时,加 在 其 两
6、端 的 电 压 一 般 不 能 超 过 额 定 电 压,否 则 会 造 成 用 电 器 实 际 功 率 超 过 额 定 功 率,用 电 器 会 因 为 过 热 而 烧 毁.推 论:对 于 纯 电 阻 性 的 用 电 器,若 不 考 虑 温 度 对 其 电 阻 的 影 响,用 电 器 的 铭 牌 上 标 有 额 定 电 压 和 额 定 功 率.灯 泡 的 亮 度 取 决 于 其 实 际 功 率 的 大 小,实 际 功 率 越 大,灯 泡 越 亮.B.用 电 能 表 测 量 用 电 器 的 电 功 率 a.仅 让 待 测 功 率 的 用 电 器 单 独 工 作,用 电 能 表,测 出 电 功 w,
7、用 秒 表 测 出 时 问 3 则 P=W/t.b.先 后 让 已 知 功 率 为 P。的 用 电 器 和 待 测 功 率 的 用 电 器 工 作 相 同 的 时 间,分 别 数 出 电 能 表 转 盘 转 过 的 转 数 网 和 n,由 胃,=匕=二 即 P=2p0 P P o%0 0C.先 后 让 已 知 功 率 为 P。的 用 电 器 和 待 测 功 率 的 用 电 器 工 作 一 段 时 间,使 它 们 在 工 作 时 间 内 电 能 表 转 盘 转 过 的 转 数 相 同,用 秒 表 分 别测 出 它 们 工 作 的 时 间 to和 t,由 卬=卬 0=a,p 4 PM3.电 热 由
8、 于 导 体 具 有 电 阻,所 以 当 有 电 流 通 过 时,导 体 会 发 热,将 电 能 转 化 为 内 能,这 种 现 象 称 为 电 流 的 热 效 应.A.焦 耳 定 律 和 公 式 乱 内 容:电 流 流 过 某 段 导 体 时 产 生 的 热 量,跟 通 过 这 段 导 体 的 电 流 的 平 方 成 正 比,跟 这 段 导 体 的 电 阻 成 正 比,跟 通 电 的 时 间 成 正 比.b.公 式:i.普 遍 适 用 的 公 式:Q=l2Rt.ii.仅 适 用 于 纯 电 阻 性 电 路 的 公 式:Q=Uh。(P为 电 功 率)c.单 位:在 国 际 单 位 制 中,电
9、热 的 单 位 是 焦 耳(J).d.电 热 Q 与 电 功 W 大 小 的 关 系:对 于 纯 电 阻 性 用 电 器 Q=W对 于 非 纯 电 阻 性 用 电 器 QWB 电 热 的 利 用 和 防 止 a.电 热 器 利 用 电 流 做 功 将 电 能 转 化 为 内 能 的 装 置,统 称 为 电 热 器。如 电 炉、电 烙 铁、电 暖 器、电 热 毯、电 熨 斗、电 水 壶、“热 得 快”、电 饭 煲、饮 水 机、电 热 油 汀 等.i.原 理:电 流 的 热 效 应.ii.主 要 部 件:发 热 体 和 绝 缘 部 分.发 热 体 是 用 电 阻 率 大、熔 点 高 的 合 金 丝
10、 制 成 的,它 的 作 用 是 让 电 流 通 过 它 时 产 生 热 量,它 绕 在 绝 缘 材 料 上,绝 缘 部 分 的 作 用 是 将 发 热 体 与 电 热 器 的 外 壳 隔 绝 起 来,防 止 漏 电.iii.优 点:电 热 器 具 有 清 洁 卫 生、没 有 环 境 污 染、热 效 率 高、且 可 以 方 便 地 控 制 和 调 节 温 度 等 优 点.用 电 器 长 期 不 用 时,必 须 隔 一 段 时 间 通 一 次 电,以 便 其 中 含 有 电 阻 的 元 件 通 电 发 热 来 驱 除 电 器 中 的 潮 气,以 免 元 件 发 生 锈 蚀 和 霉 变.b.防 止
11、 电 热 造 成 危 害 使 用 电 器 时,电 流 过 大 或 通 电 时 间 过 长 都 可 能 造 成 危 害,如 烧 坏 电 器、使 导 线 绝 缘 皮 老 化 引 起 火 灾,且 造 成 大 量 电 能 损 失.防 止 电 热 危 害 的 主 要 措 施 是 加 快 散 热,如 在 电 器 上 设 置 散 热 孔、散 热 片 或 在 发 热 部 分 安 装 电 扇.4.有 关 电 功、电 功 率 和 电 热 的 若 干 推 论 A.若 不 考 虑 温 度 对 纯 电 阻 阻 值 的 影 响,则 在 不 1 同 的 状 态 下,对 于 某 一 纯 电 阻 有:在 某 一 过 程 中,对
12、 于 某 一 纯 电 阻 有:Q=W=Pt(Q 为 电 热)B.在 同 一 电 路 中,不 论 几 个 用 电 器 以 什 么 方 式 相 连 接:P=Pl+P2+-+P卬=叱+%+.+叱,。=。1+2+Q说 明:在 运 用 电 功、电 功 率、电 热 的 任 何 一 个 公 式 时,都 要 注 意 公 式 中 各 个 量 的 同 时 性 和 对 应 性,都 要 注 意 公 式 中 各 个 量 单 位 的 统 5.安 全 用 电 安 全 用 电 主 要 包 括 设 备 安 全 与 人 身 安 全 两 方 面.A.家 庭 电 路 的 组 成 和 电 能 表 部 分 家 庭 电 路 图:闸 刀 开
13、 关 熔 断 器 线 线 隹 火 零 地-R2由 图 可 知,家 庭 电 路 主 要 由 进 入 家 庭 的 进 户 线(电 源 线)、电 能 表、闸 刀 开 关、熔 断 器、开 关、插 座、用 电 器 等 组 成.考 虑 到 用 电 安 全,一 般 还 接 有 地 线.安 装 家 庭 电 路 的 准 则 安 全.a.进 户 线 进 户 线 由 火 线 和 零 线 构 成,零 线 与 大 地 之 间 没 有 电 压,火 线 与 零 线 之 间 的 电 压 为 220 V,火 线 和 零 线 构 成 家 庭 电 路 的 电 源.常 用 测 电 笔 来 辨 别 火 线 和 零 线.用 手 接 触
14、笔 尾 金 属 体,笔 尖 接 触 电 线(或 与 电 线 连 通 的 导 体),筑 管 发 光,表 明 接 触 的 是 火 线,覆 管 不 发 光,表 明 接 触 的 是 零 线.b.电 能 表 电 能 表 是 测 量 和 记 录 一 段 时 间 里 消 耗 电 能 的 仪 表.选 用 原 则 是:电 能 表 铭 牌 上 的 标 定 电 流 应 等 于 或 略 大 于 所 有 家 庭 用 电 器 的 额 定 电 流 之 和.电 能 表 串 联 在 家 庭 电 路 的 干 路 中。C.闸 刀 开 关 家 庭 电 路 中 安 装 闸 刀 开 关 的 作 用 是 用 来 切 断 电 源,以 便 检
15、 测 电 路,更 换 设 备。闸 刀 开 关 串 联 在 家 庭 电 路 的 干 路 中,闸 刀 开 关 应 竖 直 安 装,且 静 触 头 在 上,动 触 头 在 下,电 源 进 线 应 接 在 静 触 头 的 接 线 柱 上,这 样 闸 刀 断 开 时,闸 刀 与 火 线 不 相 连,闸 刀 也 不 会 因 自 重 或 受 震 动 等 原 因 造 成 误 会。d.熔 断 器 i.熔 丝 的 作 用 及 物 理 特 性 家 庭 电 路 用 电 时,如 果 在 发 生 短 路、过 载、突 发 性 过 电 压(超 过 260V)等 异 常 情 况 时 不 及 时 断 开 电 路,干 路 中 的
16、电 流 就 会 超 过 安 全 值,产 生 的 热 量 就 增 多,电 线 的 绝 缘 层 就 会 燃 烧 起 来 酿 成 火 灾,为 了 防 患 于 未 然,应 在 干 路 中 串 联 熔 丝,由 于 熔 丝 的 电 阻 率 大、熔 点 低,所 以 它 能 在 干 路 中 的 电 流 超 过 安 全 值 之 前 就 自 动 熔 断,从 而 保 护 电 路。熔 丝 通 常 由 铅(98%)睇(0.3-1.5%)合 金 制 成。千 万 不 能 用 铜 丝 或 铁 丝 代 替 熔 丝,因 为 铜 和 铁 的 电 阻 率 较 小,熔 点 较 高,起 不 到 保 险 作 用。ii.熔 丝 的 规 格
17、及 选 用 原 则 熔 丝 的 规 格 常 用 其 额 定 电 流 来 表 示,其 选 用 原 则 是:熔 丝 的 额 定 电 流 应 略 大 于 或 等 于 电 路 中 的 最 大 正 常 工 作 电 流。计 算 电 路 中 最 大 正常 工 作 电 流 的 方 法 有:/=乙+/2+/“;/=今”=其 中 Pz、Rz为 U A.电 路 中 的 总 功 率、总 电 阻。此 外 还 应 兼 顾 到 熔 丝 的 额 定 电 流 不 能 超 过 干 路 中 的 电 线 和 电 能 表 允 许 通 过 的 最 大 电 流 值,这 样 熔 丝 才 能 对 整 个 电 路 起 到 保 护 作 用。iii
18、.熔 丝 的 安 装 及 等 效 处 理 应 将 熔 丝 串 联 在 干 路 中 的 火 线 上,零 线 上 不 接 熔 丝,因 为 如 果 在 火 线 和 零 线 上 各 接 一 根 熔 丝,当 电 路 中 的 电 流 超 过 安 全 值 之 前,这 两 根 熔 丝 不 一 定 同 时 熔 断,也 不 一 定 是 火 线 上 的 那 根 先 熔 断,假 如 是 零 线 上 的 那 根 先 熔 断,那 么 虽 然 整 个 电 路 断 路 了,各 个 用 电 器 停 止 工 作 了,但 是 各 个 用 电 器 与 火 线 仍 然 相 连,此 时 人 若 误 认 为 电 路 中 没 电 了 而 去
19、 检 修 电 路,则 有 可 能 发 生 触 电 事 故。此 外,在 准 备 接 大 功 率 用 电 器 的 支 路 中,应 先 在 该 支 路 中 将 一 根 熔 丝 直 接 接 在 火 线 上,再 接 该 支 路 开 关 和 大 功 率 用 电 器,因 为 干 路 和 支 路 中 的 电 流 唇 齿 相 依、息 息 相 关,所 以 这 样 才 能 保 证 该 支 路 和 干 路 的 安 全。在 将 熔 丝 装 入 熔 断 器 时,应 先 将 熔 丝 的 两 端 在 螺 丝 钉 上 分 别 沿 顺 时 针 方 向 缠 绕 一 圈 后 再 拧 螺 丝,这 样 固 定 螺 丝 时,熔 丝 受 到
20、 的 摩 擦 力 的 方 向 与 螺 丝 旋 转 方 向 一 致,熔 丝 的 两 端 就 不 会 被 挤 出 来,螺 丝 不 宜 拧 的 过 紧,因 为 熔 丝 的 硬 度 小,拧 的 过 紧,容 易 造 成 熔 丝 的 局 部 截 面 变 小,额 定 电 流 减 小,以 致 影 响 电 路 的 正 常 工 作,也 不 宜 拧 得 过 松,否 则 熔 丝 容 易 松 脱 而 造 成 断 路,即 使 末 松 脱,也 会 造 成 接 触 处 的 电 阻 增 大,产 生 的 热 量 增 多,熔 丝 的 温 度 升 高 加 快 而 容 易 熔 断。若 一 时 没 有 合 适 的 熔 丝,可 用 其 他
21、 熔 丝 等 效 替 代,如 应 选 用 额 定电 流 为 7.5 A的 熔 丝,则 可 将 三 根 额 定 电 流 为 2.5 A的 熔 丝 并 联 后 接 入 电 路,也 可 将 额 定 电 流 为 10A的 熔 丝 先 用 螺 丝 刀 揪 下 一 个 恰 当 的 切 口 后 接 入 电 路。e.自 动 空 气 开 关 如 果 电 路 消 耗 的 总 功 率 在 3 k W 以 上,最 好 用 自 动 空 气 开 关 替 代 闸 刀 开 关 和 熔 断 器,因 为 这 种 开 关 在 电 路 中 发 生 短 路、过 载 和 欠 压(电 压 过 低)等 异 常 情 况 时 都 能 自 动 切
22、 断 电 路(跳 闸),且 实 现 自 动 断 路 的 电 流 大 小 可 以 调 节,分 断 能 力 较 高,而 熔 断 器 对 欠 压 这 种 异 常 情 况 是 无 能 为 力 的。电 动 机 以 及 由 电 动 机 提 供 动 力 的 电 器(如 电 风 扇、电 冰 箱、空 调 器 等)在 欠 压 时,若 电 路 不 能 及 时 断 开 又 不 能 启 动,则 消 耗 的 电 能 全 部 转 化 成 内 能,导 致 温 度 骤 升,极 易 烧 坏 电 器,引 起 火 灾。自 动 空 气 开 关 是 利 用 电 磁 原 理 来 保 护 电 路 的。f.漏 电 保 护 器 为 防 万 一,
23、在 家 庭 电 路 中 的 电 能 表 和 熔 断 器 后 面,最 好 要 接 入 漏 电 保 护 器,因 为 它 能 在 规 定 条 件 下,当 被 保 护 电 路 中 的 漏(触)电 值 达 到 或 超 过 预 定 值 时,就 自 动 切 断 电 路(或 发 出 报 警 信 号)。g.支 路 开 关 应 直 接 接 在 火 线 上,这 样 该 开 关 断 开 时,它 所 控 制 的 用 电 器 就 与 火 线 脱 离 接 触。h.插 座 插 座 的 作 用 是 接 插 用 电 器。明 插 座 应 高 于 地 面 L 8 m,这 样 能 防 止 小 孩 将 手 指 伸 进 插 座 的 插孔
24、内 造 成 触 电 事 故。三 眼 插 座 应 接 有 地 线,这 样 人 即 使 不 慎 碰 到 漏 电 的 用 电 器 的 金 属 外 壳,也 不 会 触 电,因 为 接 地 线 的 电 阻 比 人 体 电 阻 小 得 多,接 地 线 对 电 流 起 旁 路 作 用。两 眼 插 座 的 正 确 接 法:左 零 右 火;三 眼 插 座 的 正 确 接 法 是:左 零 右 火 中 接 地。i.白 炽 灯 白 炽 灯 是 利 用 电 流 的 热 效 应 工 作 的,当 电 流 通 过 灯 丝 时,电 能 转 化 成 内 能 和 光 能,当 灯 丝 温 度 达 到 170CTC以 上 时,呈 白
25、炽 状 态,发 出 的 光 呈 白 色。提 高 灯 丝 的 温 度,可 提 高 灯 泡 的 发 光 效 率.灯 泡 的 灯 丝 是 用 熔 点 高 的 鸨 制 成 的,鸨 在 高 温 下 易 与 氧 气 发 生 化 学 反 应 生 成 氧 化 鸨.对 于 小 功 率 的 灯 泡 一 般 抽 成 真 空 防 止 灯 丝 氧 化;对 于 大 功 率 的 灯 泡 充 入 氮、僦 等 气 体,既 防 止 氧 化,又 可 以 阻 碍 灯 丝 在 高 温 下 升 华.在 灯 头 线 穿 入 灯 头 后 盖 后,应 先 打 一 个 保 险 扣 再 安 装 电 灯,这 样 灯 头 线 就 不 会 在 电 灯
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