专题复习：电功和电功率知识点及例题(老师版)(3)

远距离输电要用高电压与此题有相似的特点，也有不同的地方。由P损 IR可知，相同的是都要减小线路导线的损耗，达到节能的目的。不同的是远距离输电要减小电流，为了不改变用户电功率，所以要提高电压，实现高压输电；而此题是改变导线的电阻。

例11. 在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为U0的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化。

（1）小张同学设计的实验电路图如下，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线。

2

图9

（2）实验中所需要的物理量__________________________。 （3）本实验中，小灯泡额定功率的表达式P0 ___________。

（4）若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤）。

答案：（1）电路连接如图10所示：

图10

（2）第一步：计算当R两端的电压为U0时，通过它的电流为线柱1，调节滑动变阻器，使用电流表读数为掷向接线柱2，读出电流表读数I2。

U0

；第二步：S掷向接R

U0

；第三步：保持滑动变阻器滑片不动，SR

（3）U0 I2

U0 R

（4）电路图如下图11。

图11

透视：（1）结合电路图和实际电路可以看出，电路中还有3根导线没有连接：灯与单刀双掷开关的动触点间的导线，静触点1与电流表的“＋”接线柱间的导线，定值电阻（或灯L）的右边接线柱到滑动变阻器之间的导线。

（2）实验中没有电压表，故问题的关键是如何调节滑片使灯泡两端电压等于它的额定功率电压U。小张同学设计了如下方案，其处理方法为：先将S拨到1，调节滑动变阻器，使电流表示数I1与定值电阻R和乘积等于灯L的额定电压，再将S拨到2让电流表处于干路读出这时的读数I2，由I2和I1便可以得到灯正常发光时的电流，从而可以进一步求出灯泡的额定功率。

（3）因为灯正常发光时，流过R的电流为I1

U0

，利用公式可表示出其额定功率为： R

U

P0 U0 I2_0 （或P0 U0 I2 I1 ）

R

（4）当只有电压表时，测量额定功率的关键是如何得到灯泡正常工作时的电流，这时

可以利用串联电路中电流相等的规律，采用已知定值电阻R同时灯L串联的基本方法。 在用伏安法测电阻或电功率的实验中，若没有电压表，可以采用阻值已知的定值电阻同被测电阻（或灯泡）并联的基本方法测电压；若没有电流表；通常采用阻值已知的电阻与被测电阻（或灯泡）串联的基本方法间接测量电流。

伏安法测电阻或电功率，仪器不受限制，称其为一般测量。若实验仪器有所限制，测电阻或电功率就要采取特殊的测量方法。不仅电阻或电功率的测量有一般方法和特殊方法之分，其实其它测量也是如此，请同学们总结。

例12. 学校淋浴用的简易太阳能热水箱中的水在冬天往往温度不够高，同学们在水箱中加装了一个“220V 2000W”的电热器，并利用一个“6V 1W”的小灯泡和一段10Ω/m的电阻丝为电热管安装了一个指示灯。

（1）画出电热管及指示灯的电原理图。

（2）在同学们的方案中，小灯泡两端的电压是按5V设计的，对于有指示灯来说，这样设计有什么好处？

（3）按上述设计，电阻丝需截用多长一段？

（4）安装指示灯后，电热管的实际功率是额定功率的百分之几？ 答案：方法一：

（1）电热管及指示灯的原理图如图12所示。

图12

（2）指示灯两端的电压按5V设计，则实际工作时通过小灯泡的电流略小于小灯泡的额定电流，这样可以延长指示灯的使用寿命。

U2

（3）由公式P 得电热管的电阻为：

RU12 220V R1 24.2 P12000W

电热管两端的实际电压：U1' 220V 5V 215V

2

通过电热管的实际电流为：I1'

U1'215V

8.884A R124.2

2

2

6V 36 U2 小灯泡的电阻：R2 P21W

通过小灯泡的实际电流：I2

U2'5V

0139.A R236

通过电阻丝的电流为：

I3 I1' I2' 8884.A 0139.A 8.745A

U35V

0.572 I38.745A

电阻丝的电阻值为：R3

则所用电阻丝的长度应为：L

0.572

0.0572m

10 /m

U2

（4）由电功率的公式P 可知同一电阻在不同电压下其电功率与电阻两端电压的

R

平方成正比，故知此时电热管的实际功率与其额定功率的比值为：

P' U1' 215 100% 96%

220 P U1

方法二：（1）（2）同方法一

2

220V 24.2 U1

（3）电热管的电阻为：R1 P12000W

2

2

2

U22 6V 36 小灯泡电阻为：R2 P21W

在图12中，R2与R3并联部分的电压U2' 5V

2

R1两端的电压为：U1' 220V 5V 215V

前述并联部分与R1之间为串联关系，根据串联电路中各部分电压与其电阻成正比的规律：有

U1'U2'

，故有 R1R并

R并

U2'5V

R1 24.2 0.563 U1'215V

111

，可得： R并R2R3

根据并联电阻的公式

R3

R2R并R2 R并

36 0.563

0.572

36 0.563

则所用电阻丝的长度应为L （4）同解法一。

0.572

0.057m

10 /m

透视：小灯泡作为电热管的指示灯，应该是电热管工作（电热管中有电流通过）时，小灯泡发光，电热管不工作（电热管中没有电流）时，小灯泡不发亮，即小灯泡中的电流应随电热管中的电流有无而有无。为了满足这一要求应将小灯泡和电热管串联。

另一方面，还应该注意一下电热管和小灯泡正常工作时通过各自的电流大小，电热管正常工作时，通过它的电流大小为：

I1

P12000W 9A U1220V

小灯泡正常工作时通过它的电流大小为：

I2

P21W

017.A U26V

比较上述的I1和I2可知，不可以将小灯泡和电热管简单地串联起来就接在220V的电路中（如果这样，通过小灯泡的电流必超过其额定电流而使小灯泡烧毁），为使上述的串联成立而又不致使通过小灯泡的电流过大，可以设法取另一电阻与小灯泡并联，只要这一电阻的大小取值恰当，更可将电热管流来的电流分流出一部分而使通过小灯泡的电流不超过其额定电流。

对于本题，有同学设计了如图13，这一电路管保证了电热管两端的电压为额定电压图12的设计使电热管两端的电压略低于额定电压），但指示灯却不能显示电热管是否在正常工作。指示灯不亮时是指示灯所在支路中无电流，这时有两种可能：一种可能是整个电路的干路出故障，电热管两端无电压，电热管不工作；另一种可能是指示灯所在支路断路，但电路其他部分完好，则电热管仍能正常工作。指示灯亮时，表示指示灯所在支流中有电流通过，这最多也只能表示电热管两端有电压，却不能表示电热管中有无电流通过，即不管电热管处是通路还是断路，指示灯都能正常发光。所以，图13的设计是不符合要求的。

图13

【常见失误分析】

例1. 输电线电阻是0.5Ω，输送的电功率为100kW，用1kV的电压输电时，输电线路上的电流和消耗 …… 此处隐藏：1250字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……