第十八章《电功率》知识点.doc

第十八章 电功率
一、电功
　　1．定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
　　2．实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。
　　电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
　　3．规定：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。
　　4．计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路）
　　对于纯电阻电路可推导出：W=I2Rt=U2t/R
　　①串联电路中常用公式：W=I2Rt    W1：W2：W3：…Wn=R1：R2：R3：…：Rn
　　②并联电路中常用公式：W=U2t/R      W1：W2=R2：R1
　　③无论用电器串联或并联。计算在一定时间所做的总功    常用公式W=W1+W2+…Wn
　　5．单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh）   1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J
　　6．测量电功：
　　⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。
　　⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。
　　⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。
　　①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
　　②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
　　如：电能表月初读数
3
2
4
6
8
　　月底读数是
3
2
6
5
4
这个月用电      度合          J。
　　B、测量较小电功时，用表盘转数读数。如：某用电器单独工作电能表（3000R/kwh）在10分钟内转36转则10分钟内电器消耗的电能是        J。
　　二、电功率
　　1．定义：电流在单位时间内所做的功。
　　2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。
　　3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路）
　　对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R
　　①串联电路中常用公式：P=I2R     P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn
　　②并联电路中常用公式：P=U2/R     P1：P2=R2：R1
　　③无论用电器串联或并联。计算总功率    常用公式P=P1+P2+…Pn
　　4．单位：国际单位 瓦特（W）   常用单位：千瓦（kw）
　　5．额定功率和实际功率：
　　⑴额定电压：用电器正常工作时的电压。
　　额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0．11A 灯丝阻值Ｒ＝U2额/Ｐ＝2936Ω。
　　⑵当U实=U额时，P实=P额　　用电器正常工作（灯正常发光）
　　当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡），有时会损坏用电器
　　①实际功率随电压变化而变化根据P=U2/R得。
　　②根据P=U2/R　如果U 减小为原来的1/n
　　则P′=　　如：U实 = 1 2U额 P实  = 1 4P额  
　　当U实  > U额时P实  >P额  长期使用影响用电器寿命（灯发光强烈）
　　　P实= 0 用电器烧坏（灯丝烧断）
　　⑶灯L1“220V 100W”，灯L2“220V 25W”相比较而言，L1灯丝粗短，L2灯丝细长。
　　判断灯丝电阻口诀：“大（功率）粗短，小细长”（U额  相同）
　　两灯串联时，灯L2亮，两灯并联时，灯L1亮。
　　判断哪个灯亮的口诀“串小（功率）并大” （U额  相同）
　　⑷“1度”的规定：1kw的用电器工作1h消耗的电能。
　　P=W/t 可使用两套单位：“W、J、s”、“kw、kwh、h”
　　6．测量：
　　Ⅰ、伏安法测灯泡的额定功率：①原理：P=UI；②电路图：。
　　③选择和连接实物时须注意：
　　电源：其电压高于灯泡的额定电压
　　滑动变阻器：接入电路时要变阻，且调到最大值。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。
　　电压表：并联在灯泡的两端“+”接线柱流入，“－”接线柱流出。根据额定电压选择电压表量程。
　　电流表：串联在电路里““+”接线柱流入，“-”接线柱流出。根据I额=P额/U额 或I额=U额/R 选择量程。
　　Ⅱ 测量家用电器的电功率：器材：电能表 秒表 原理：P=W/t
　　三、电热
　　1．实验：目的：研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？
　　原理：根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。
　　实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快：是绝缘体。
　　2．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。
　　3．计算公式：Q=I2Rt（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：Q=UIt= U2t/R=W=Pt
　　①串联电路中常用公式：Q=I2Rt。Q1：Q2：Q3：…Qn=R1：R2：R3：…：Rn
　　并联电路中常用公式：Q= U2t/R    Q1：Q2= R2：R1
　　②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量  常用公式Q= Q1+Q2+…Qn
　　③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q=U2t/R=Pt
　　4．应用──电热器：
　　①定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。
　　②原理：焦耳定律。
　　③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
　　④优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
　　练习：☆家庭电路中有一只标有名牌的灯泡正常发光，现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表，请用三种方法测出这只灯泡的此时功率，说明道理并写出表达式。
　　四、生活用电
　　（一）家庭电路
　　1．家庭电路的组成部分：低压供电线（火线零线）、电能表、闸刀开关、保险丝、用电器、插座、灯座、开关。
　　2．家庭电路的连接：各种用电器是并联接入电路的，插座与灯座是并联的，控制各用电器工作的开关与电器是串联的。
　　3．家庭电路的各部分的作用：
　　⑴低压供电线：
　　①给用户提供家庭电压的线路，分为火线和零线。火线和零线之间有220V的电压，火线和地线之间也有220V的电压，正常情况下，零线和地线之间电压为0V。
　　②测电笔：用途：用来辨别火线和零线。
　　种类：钢笔式，螺丝刀式。
　　使用方法：手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触火线，观察氖管是否发光。
　　举例：☆测电笔接触火线时，如果观察不到氖管发光，你认为产生这种现象的原因是：（至少填两种可能原因）测电笔氖管已坏；手没有接触笔尾金属体；火线断路。
　　☆某次检修电路时，发现灯泡不亮，火线零线都能使测电笔发光，可能的原因是：火线完好，零线处有断路，被测段零线通过用电器和火线构成通路。
　　⑵电能表：
　　①用途：测量用户消耗的电能（电功）的仪表。
　　②安装：安装在家庭电路的干路上，原因：这样才能测出全部家用电器消耗的电能。
　　③铭牌：所标的电压U是：额定电压所标的电流；I是：允许通过的最大电流；UI是：电能表后能接用电器的最大功率，如果同时使用的家用电器的总瓦数超过这个数值，电能表的计数会不准确甚至烧坏。
　　⑶闸刀（空气开关）：
　　①作用：控制整个电路的通断，以便检测电路更换设备。
　　②安装：家庭电路的干路上，空气开关的静触点接电源线。
　　⑷保险盒：
　　①材料：保险丝是由电阻率大、熔点较低的铅锑合金制成。
　　②保险原理：当过大的电流通过时，保险丝产生较多的热量使它的温度达到熔点，于是保险丝熔断，自动切断电路，起到保险作用。
　　③电路符号：。
　　④连接：与所保护的电路串联，且一般只接在火线上。
　　⑤选择：保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。
　　⑥规格：越粗额定电流越大。
　　注意：不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替。因为铜丝的电阻小，产生的热量少，铜的熔点高，不易熔断。
　　应用举例：☆某家庭需要使用10A保险丝，可只有5A和15A保险丝。如何分别来代替使用：①可用两根5A保险丝并起来代用；②可将15A保险丝用刀轻切一小口使剩余部分截面积和10A保险丝截面积相同。
　　⑸插座：
　　①作用：连接家用电器，给可移动家用电器供电。
　　②种类：固定插座、
　　③安装：并联在家庭电路中，具体接线情况：
可移动插座、二孔插座、三孔插座。

　　1接火线    2接零线    3接地线  　4接用电器的金属外壳　　5接用电部分的线路
　　把三脚插头插在三孔插座里，在把用电部分连入电路的同时，也把用电器的金属外壳与大地连接起来，防止了外壳带电引起的触电事故。
　　⑹用电器（电灯）、开关：
　　①白炽灯是利用电流的热效应进行工作的，小功率的灯泡灯丝细而长，里面抽成真空。大功率的灯泡灯丝粗而短，里面抽成真空后，还要充入氮气、氩气等惰性气体，且气压为0．1Pa，目的是平衡大气压对玻璃壳的压力，并阻止灯丝升华。灯泡长期使用会变暗，原因是：灯丝升华变细电阻变小，实际功率变小；升华后的金属钨凝华在玻璃内壁上降低了灯泡的透明度。
　　②灯泡的种类：螺丝口　卡口。
　　螺丝口灯泡的螺旋接灯头的螺旋套，进而接零线；灯泡尾部的金属柱接灯头的弹簧片，再通过开关接火线：原因：防止维修触电
　　③开关和用电器串联，控制用电器，如果开关短路用电器会一直工作开关不能控制，但不会烧干路上的保险丝。
　　④根据安全用电原则连接电路，每个开关都可以单独控制灯。

　　（二）家庭电路电流过大的原因
　　1．原因：发生短路、用电器总功率过大。
　　2．家庭电路保险丝烧断的原因：发生短路、用电器功率过大、选择了额定电流过小的保险丝。
　　（三）安全用电
　　1．触电事故：
　　①定义：一定强度的电流通过人体所引起的伤害。
　　②危险性：与电流的大小、通电时间的长短等因素有关。
　　③安全电压：不高于36V，动力电路电压380V，家庭电路电压220V都超出了安全电压。
　　2．触电形式：
　　家庭电路（低压触电）：单线触电、双线触电。
　　家庭电路触电的事故：都是由于人体直接或间接跟火线接触造成的并与地线或零线构成通路。
　　要分清零线和地线，虽然地线和零线正常情况下之间没有电压，但绝不能将地线和零线接通，否则易造成触电事故。
　　高压触电：高压电弧触电、跨步电压触电。
　　3．安全用电原则：不接触低压带电体 不靠近高压带电体。