初中物理:電功率計算原創解析

2020-12-09 中高考輔導劉老師

電學,初中物理又一大重點和難點。電功率的複雜計算,有時很令人頭疼。如何學好這一塊呢?下面我通過原創詳細分析,幫同學們理清思路,達到快速解題拿高分。

1:如下圖電源電壓12V保持不變,

燈泡L標有12V、6W,

閉合開關S後,

滑片P置於a端時,

小燈泡正常發光,此時

電路消耗的總功率為___W。

若滑片P置於b端時,

將圖中的小燈泡換成一個

12V、9W的小燈泡L1,

則L1的實際功率___9W(選填大於或等於或小於).

解前四點分析與知識拓展:

一 電流的流動特徵類似於水流,專挑沒有阻礙或阻礙小的路線。

二 安培表的阻值很小,必須串聯接入電路;伏特表的阻值很大,必須並聯接入電路。

三 12V、6W表示三層意思:燈泡如果正常發光,需要提供12V的額定電壓;燈泡正常發光情況下,流過燈泡的電流必須是0.5安。因為I=P/U=6W/12V=0.5A。燈泡正常發光時消耗的電功率是6瓦。

四 關於公式的變形:

閉合電路歐姆定律表達式U=IR可變行為R=U/I。

電功率定義式是P=UI,可變行為I=P/U。把I=P/U代入R=U/I,得,

R=U平方/P。

由 P = U I 及 歐姆定律U = I R 可推得:P = I平方·R , 該公式適合串聯電路中有關電功率的計算,因為串聯電路中電流處處相等;

由 P = U I 及 歐姆定律U = I R 的變形 I = U / R 可推得:P = U平方 / R ,該公式適合併聯電路中有關電功率的計算,因為並聯電路中各支路電壓相等;

本題解析:

第一個空:閉合開關,滑片P在a處,電流從正極出發,流經阻值較小的安培表後,再流過燈泡,流進負極。滑動變阻器未接入電路(被短接)。此時小燈泡正常發光,流經小燈泡的電流恰好是小燈泡的額定電流0.5A。此時電路消耗的總功率為幹路電流乘以總電壓,

即P=UI=12V·0.5A=6W。

第二個空:滑片P置於b端時,燈泡和變阻器組成串聯電路,串聯分壓!串聯的兩個電阻,根據電阻的比,按比例分擔總電壓12V所以燈泡分不到12V,串聯電路的電流,等於總電壓÷總電阻,所以流經燈泡的實際電流,小於額定電流。由公式P=UI知,小燈泡L1的實際功率小於9W。

2:上圖中電源電壓保持不變,將滑動變阻器的滑片P置於c處時,ac部分電阻是滑動變阻器最大值的1/3。此時電壓表示數為6V,燈泡L消耗的功率為12W。若將變阻器的滑片P置於b端時,電壓表示數為9V。求燈泡L的電阻值。

分析:首先畫等效電路圖!先弄明白誰和誰是串是並、電錶測得是誰。本題,就燈泡和變阻器串聯,電壓表測的是變阻器兩端的電壓。別嫌麻煩。把題目所交代的以及隱含的,全都逐項列出相關公式。

詳解:設電源電壓為U,滑動變阻器的總電阻為3R,燈泡電阻為R1,當劃片P在c處時,

③÷①得:R=R1,

把R=R1代入①,得:

U=12V,

把U=12V代入②,得:

R1=3Ω。

解後體會:解物理題,注意什麼?先設出相關物理量,再列出所有的公式。注意不要列出一個就急著計算這一個,留意不同公式間的牽連。像本題,運用兩式相除,得出關係式R=R1後,不難發現,再代入①或③,便能求出電壓U=12V,剛從①或③解出的數據,就不要再代入①或③了!代入②!

例3:如圖,電源電壓不變,滑動變阻器的最大電阻Rab=12Ω。當開關S1和S2同時閉合、滑片P滑到a端時,電流表的示數為2A,電阻R0的電功率為12W,電壓表的示數為U2,且U2和U1之比為2:1;當開關S1閉合、S2斷開,滑片P滑到b端時,電壓表示數為U1,燈L消耗的功率是其額定功率的1/9。求:

(1)當開關S1、S2同時閉合,滑片P滑到a端時,電壓表的示數;

(2)燈L的額定功率。

解析:電鍵均閉合、P在a處時,等效電路圖如附圖1,並聯,U2=U,

2A12W這兩個數據打開缺口!

互為倒數,相加等2,只能均為1,故U=12V,R0=12Ω。避開解一元二次方程。

下面求第二問:從2:1入手!故U1=U/2=6V,如附圖2,串聯分壓,總電壓12V,故U燈=U-U1=6V。串聯電路電流處處相等,

I=U1/Rab

=6V/12Ω=0.5A,

此時燈泡的實際功率

P=U燈×I=3W,結合1/9,故燈泡額定功率為27W。

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