時(shí)串并聯(lián)電路焦耳定律學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1時(shí)串并聯(lián)電路時(shí)串并聯(lián)電路(dinl)焦耳定律焦耳定律第一頁(yè)，共51頁(yè)。二、電功、電功率、電熱1.電功 (1)定義:導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的 做的功. (2)公式:W=qU= (適用于任何電路). (3)實(shí)質(zhì): 轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程(guchng).2.電功率 (1)定義:電流在一段電路上做功的功率P等于電 流I與這段電路兩端的電壓U的乘積,表示電流做 功的 . (2)公式:P=W/t= (適用于任何電路).靜電力IUt電能(dinnng)快慢(kuimn)IU第1頁(yè)/共51頁(yè)第二頁(yè)，共51頁(yè)。3.電熱:電流流過(guò)導(dǎo)體(dot)產(chǎn)生的熱量.由 定律來(lái) 計(jì)算, .4.熱功率:單位時(shí)間內(nèi)

2、的發(fā)熱量,表達(dá)式為: = .名師點(diǎn)撥首先要區(qū)分電路是否為純電阻電路,選取恰當(dāng)?shù)墓β时磉_(dá)式來(lái)計(jì)算;其次要認(rèn)真判斷題目要求的是電功還是電熱.焦耳(jio r)RtIQ2tQP RI2第2頁(yè)/共51頁(yè)第三頁(yè)，共51頁(yè)。熱點(diǎn)聚集熱點(diǎn)一 串并聯(lián)電路1.幾個(gè)常用的推論 (1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中(qzhng)任一部分電路的 總電阻. (2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中(qzhng)任一支路的總電 阻,且小于其中(qzhng)最小的電阻. (3)n個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻等于其中(qzhng)一個(gè)電 阻的 即:R總= R. (4)兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)的總電阻R= ,當(dāng)其中(qzhng)任 一個(gè)增大或減小時(shí)總電阻也

3、隨之增大或減小.n1n12121RRRR第3頁(yè)/共51頁(yè)第四頁(yè)，共51頁(yè)。 (5)多個(gè)電阻并聯(lián)(bnglin)時(shí),其中任一個(gè)電阻增大或減小, 總電阻也隨之增大或減小.2.等效電路 (1)電路的等效原則 無(wú)電流的支路除去;電勢(shì)相等的各點(diǎn)合并; 理想電流表可認(rèn)為短路,理想電壓表可認(rèn)為斷 路;電壓穩(wěn)定時(shí),電容器可認(rèn)為斷路;在電路 中,若只有一處接地線,只影響電路中各點(diǎn)的電勢(shì) 值,不影響電路結(jié)構(gòu);若電路中有兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上 的接地線,除了影響電路中各點(diǎn)的電勢(shì)外,還改變 電路結(jié)構(gòu),接地點(diǎn)之間認(rèn)為是接在同一點(diǎn).第4頁(yè)/共51頁(yè)第五頁(yè)，共51頁(yè)。(2)電路等效的常用方法電流分支法:先將各節(jié)點(diǎn)標(biāo)上字母,判定各支

4、路元件的電流方向,按電流流向,自左向右將各元件、節(jié)點(diǎn)、分支逐一畫出,加工整理即可.等勢(shì)點(diǎn)排列(pili)法:標(biāo)出節(jié)點(diǎn)字母,判斷出各節(jié)點(diǎn)電勢(shì)的高低,將各節(jié)點(diǎn)按電勢(shì)高低自左向右排列(pili),再將各節(jié)點(diǎn)間的支路畫出,然后加工整理即可.第5頁(yè)/共51頁(yè)第六頁(yè)，共51頁(yè)。熱點(diǎn)二 電表的改裝1.把電流表G改裝成電壓表 (1)電流表改裝成電壓表的原理: 將電流表的示數(shù)根據(jù)歐姆定律Ug =IgRg換算成電壓值,可直接用于 測(cè)電壓,只是量程Ug很小.如果給 小量程電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻(dinz), 就可以用來(lái)量度較大的電壓.因此 電壓表實(shí)際上就是一個(gè)串聯(lián)了分壓電阻(dinz)的電流表,如圖1所示.圖1第6

5、頁(yè)/共51頁(yè)第七頁(yè)，共51頁(yè)。(2)分壓電阻的計(jì)算:由U=IgRg+IgR解得 ,因?yàn)殡妷簲U(kuò)大量程的倍數(shù)n= ,所以R=(n-1)Rg.需要說(shuō)明的是,通過(guò)表頭的滿偏電流并沒有(mi yu)改變,加在表頭兩端的最大電壓也沒有(mi yu)改變,仍是Ug=IgRg,但改裝成的電壓表的最大電壓增大了,所以表的刻度盤要改換,原來(lái)是0IgRg,現(xiàn)在要換成0IgRg+IgR,即每個(gè)刻度處的電流數(shù)要換成對(duì)應(yīng)的總電壓數(shù)IRg+IR.ggRIURgUU第7頁(yè)/共51頁(yè)第八頁(yè)，共51頁(yè)。2.把電流表G改裝成大量程電流表 (1)電流表改裝的原理:給小量程 電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻,就可以 用來(lái)量度較大的電流,即擴(kuò)大了

6、電 流表的量程,如圖2所示. (2)分流電阻的計(jì)算 由并聯(lián)電路的特點(diǎn)Ug=IgRg=(I-Ig)R, 解得 ,因?yàn)殡娏鲾U(kuò)大量程的倍 數(shù)n= ,所以(suy)R= .與改裝電壓表一樣,刻度圖21gggggIIRIIRIRgII1nRg第8頁(yè)/共51頁(yè)第九頁(yè)，共51頁(yè)。盤也要由原來(lái)指示的通過(guò)電流表G的電流換成指示電流表A的電流. 電壓表改裝后,正確使用它測(cè)電壓時(shí),發(fā)現(xiàn)測(cè)量值總是偏小,出現(xiàn)這種情況的原因是什么(shn me)? 串入的分壓電阻偏大造成的,應(yīng)給分壓電阻并聯(lián)一個(gè)大電阻加以修正.交流(jioli)與思考提示(tsh):第9頁(yè)/共51頁(yè)第十頁(yè)，共51頁(yè)。熱點(diǎn)三 電功與電熱的關(guān)系 電功是電場(chǎng)力

7、對(duì)自由電荷所做的功,其大小等于電 能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的多少,是電能轉(zhuǎn)化為其他 形式能的總和.電熱是轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電能,一般是電 功的一部分.1.在由白熾燈、電爐等組成的純電阻電路中,電功等 于電熱.計(jì)算時(shí)可選用下列公式中的任一形式W=Q=Pt=UIt=I2Rt= .2.在非純電阻電路(含有電動(dòng)(din dn)機(jī)、電解槽等)中消耗 的電能除轉(zhuǎn)化成內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化成機(jī)械能(如電動(dòng)(din dn) 機(jī))或化學(xué)能(如電解槽),即電動(dòng)(din dn)機(jī)W=E機(jī)+Q或 UIt=E機(jī)+I2Rt,電解槽W=E化+Q或UIt=E化+I2Rt,此時(shí) WQ.tRU2第10頁(yè)/共51頁(yè)第十一頁(yè)，共51頁(yè)。 在非純電阻電

8、路中, 既不能表示電功,也不能表示電熱,它是無(wú)意義的.3.功率 (1)純電阻電路:P=I2R和P= 既為電功率,也為 熱功率. (2)非純電阻電路:P=UI為電功率,P=I2R為熱功 率, 無(wú)意義. 有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電 路嗎?在非純電阻電路中歐姆定律是否(sh fu)成立?tRU2tRU2tRU2交流(jioli)與思考第11頁(yè)/共51頁(yè)第十二頁(yè)，共51頁(yè)。提示:不要認(rèn)為有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路,當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),仍為純電阻電路,歐姆定律仍適用,電能全部轉(zhuǎn)化(zhunhu)為內(nèi)能.只有在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才為非純電阻電路,UIR,歐姆定律不能適用,此時(shí)大部分電能轉(zhuǎn)化(zhunhu

9、)為機(jī)械能.第12頁(yè)/共51頁(yè)第十三頁(yè)，共51頁(yè)。題型1 用電器正常工作的分析方法【例1】如圖3所示電路中E為電源, 其電動(dòng)勢(shì)E=9.0 V,內(nèi)阻可忽略不 計(jì);AB為滑動(dòng)變阻器,其電阻R= 30 ;L為一小燈泡,其額定電壓 U=6.0 V,額定功率P=1.8 W;S為開關(guān).開始時(shí)滑動(dòng) 變阻器的觸頭位于B端,現(xiàn)在接通開關(guān)S,然后將觸 頭緩慢地向A端滑動(dòng),當(dāng)?shù)竭_(dá)某一位置(wi zhi)C處時(shí),小燈 泡剛好正常發(fā)光.則CB之間的電阻應(yīng)為 ( ) A.10 B.20 C.15 D.5 圖3題型探究(tnji)第13頁(yè)/共51頁(yè)第十四頁(yè)，共51頁(yè)。解析 本題考查串聯(lián)電路的特點(diǎn)及額定電壓、額定功率與電阻的

10、關(guān)系.關(guān)鍵是對(duì)額定電壓、額定功率概念的理解,明確滑動(dòng)變阻器哪一段電阻接入了電路.燈泡(dngpo)的工作電流I= A=0.3 A此時(shí)AC間電阻R1= =10 故CB間電阻R2=R-R1=20 故B選項(xiàng)正確.答案 B68 . 1UP3 . 0691IU第14頁(yè)/共51頁(yè)第十五頁(yè)，共51頁(yè)。規(guī)律總結(jié) 用電器正常工作的條件:(1)用電器兩端的實(shí)際電壓等于其額定電壓.(2)用電器中的實(shí)際電流等于其額定電流.(3)用電器的實(shí)際電功率等于其額定功率( dn n l).如果以上三個(gè)條件中的任何一個(gè)得到滿足,其余兩個(gè)條件必定同時(shí)滿足.第15頁(yè)/共51頁(yè)第十六頁(yè)，共51頁(yè)。變式練習(xí)1 如下圖所示,額定電壓都是1

11、10 V,額定功率PA=100 W,PB=40 W的兩燈泡,接在220 V電路上使用,使電燈能夠正常發(fā)光,且電路中消耗電能(dinnng)最小的電路是哪一個(gè) ( )第16頁(yè)/共51頁(yè)第十七頁(yè)，共51頁(yè)。解析 根據(jù)P= 知R= ,按題目已知PAPB,則RARB.對(duì)于A、B電路,B的電壓大于A的電壓,B燈將燒毀,兩燈不能正常發(fā)光,故本題A、B均錯(cuò).C電路中通過(guò)變阻器調(diào)節(jié)(tioji),可使左右兩部分電阻相等,即均在110 V額定電壓下工作而正常發(fā)光,P總=2PA=200 W.D電路中若通過(guò)變阻器調(diào)節(jié)(tioji),左右兩部分電阻也可能相等,保證A、B兩燈均在110 V下工作而正常發(fā)光,易知P總=2

12、(PA+PB)=280 W,故C對(duì)，D錯(cuò).答案 CRU2RU2第17頁(yè)/共51頁(yè)第十八頁(yè)，共51頁(yè)。題型2 非純電阻電路的分析【例2】有一個(gè)小型直流電動(dòng)機(jī),把它接入電壓為U1=0.2 V的電路中時(shí),電機(jī)不轉(zhuǎn),測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是I1=0.4 A;若把電動(dòng)機(jī)接入U(xiǎn)2=2.0 V的電路中,電動(dòng)機(jī)正常工作,工作電流是I2=1.0 A.求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大?如果(rgu)在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大?第18頁(yè)/共51頁(yè)第十九頁(yè)，共51頁(yè)。思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí),應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí),電動(dòng)機(jī)為純電阻R= ,P熱=UI.(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電

13、動(dòng)機(jī)為非純電阻,R ,P熱=I2RRD,這時(shí)電阻器RD兩端的電壓UD ,電阻R1兩端的電壓U1 ,由電功率(gngl)計(jì)算式綜合比較得出,A、B、D錯(cuò)誤,C正確.答案 CDRURURU222122U2U2U第43頁(yè)/共51頁(yè)第四十四頁(yè)，共51頁(yè)。6.用一個(gè)標(biāo)有“12 V,24 W”的 燈泡做實(shí)驗(yàn),測(cè)得燈絲電阻隨 燈泡兩端電壓(diny)變化關(guān)系圖象如 圖10所示. (1)在正常發(fā)光條件下,燈泡的電功率為多大? (2)設(shè)燈絲電阻與絕對(duì)溫度成正比,室溫為300 K, 求正常發(fā)光條件下燈絲的溫度. (3)將一定值電阻與燈泡串聯(lián)后接到20 V電壓(diny)上, 要使燈泡能正常發(fā)光,串聯(lián)的電阻為多大?

14、 (4)當(dāng)合上開關(guān)后,需要0.5 s燈泡才能達(dá)到正常 亮度,為什么這時(shí)電流比開始時(shí)小?計(jì)算電流的最 大值.圖10第44頁(yè)/共51頁(yè)第四十五頁(yè)，共51頁(yè)。解析 (1)由圖知,正常(zhngchng)發(fā)光時(shí)R=8 ,由P=18 W.(2)由圖知,室溫時(shí)電阻R=1 ,由 ,得T=2 400 K.(3)串聯(lián)電路電壓分配與電阻成正比, ,得Rx=5.33 .(4)剛合上開關(guān)燈未正常(zhngchng)發(fā)光,溫度低,電阻小,電流大,Im=12 A.答案 (1)18 W (2)2 400 K (3)5.33 (4)剛合上開關(guān)燈未正常(zhngchng)發(fā)光,溫度低,電阻小,電流大12 ARU2RRTT128

15、RRx第45頁(yè)/共51頁(yè)第四十六頁(yè)，共51頁(yè)。7.如圖11所示為摩托車轉(zhuǎn)向燈電路,S為轉(zhuǎn)向開關(guān),它是三擲開關(guān).D為轉(zhuǎn)向指示燈(裝在儀表內(nèi)).RD1、RD2為前后(qinhu)兩個(gè)右轉(zhuǎn)向燈,LD1、LD2為前后(qinhu)兩個(gè)左轉(zhuǎn)向燈.已知電源電壓為6 V,內(nèi)阻不計(jì),四只轉(zhuǎn)向燈用“6 V,15 W”的燈泡,D用“6 V,1 W”的小燈泡.試判斷 圖11第46頁(yè)/共51頁(yè)第四十七頁(yè)，共51頁(yè)。(1)當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)S與1連通時(shí)電路中各燈的發(fā)光情況?要求通過(guò)計(jì)算說(shuō)明.(2)該電路中轉(zhuǎn)向燈發(fā)光時(shí)的情況與實(shí)際摩托車轉(zhuǎn)向燈發(fā)光情況有何區(qū)別(qbi)?在電路的什么位置安裝什么器件(或說(shuō)出器件的功能),可以使轉(zhuǎn)向燈的發(fā)光與實(shí)際情況相符.解析 (1)轉(zhuǎn)向開關(guān)S與1連通時(shí)電路中各燈的發(fā)光情況:前后右轉(zhuǎn)向燈RD1、RD2正常發(fā)光,指示燈D正常發(fā)光,左指示燈很小不發(fā)光.轉(zhuǎn)向燈電阻R1=2.4 指示燈電阻R2= =36 153612PU13622PU第47頁(yè)/共51頁(yè)第四十八頁(yè)，共51頁(yè)。每只右轉(zhuǎn)向燈均獲得6 V電壓,正常發(fā)光.每只左轉(zhuǎn)向燈獲得電壓U1= =0.2 V,遠(yuǎn)小于正常發(fā)光電壓6