高中二年级物理电流做功电流做功率串并联电流路随堂讲义

高中二年级物理电流做功电流做功率串并联电流路随堂讲义第一页，共33页。电功电功率串并联电路要点·疑点·考点课前热身能力·思维·方法延伸·拓展第二页，共33页。要点·疑点·考点一、电功电功率

1.导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力所做的功称为电功.电功公式W=qU=IUt，适用于一切电路.包括纯电阻和非纯电阻电路.但要注意与某部分电路中各量的对应关系.2.“度”是日常生活中使用的电功单位，1度=3.6×106J.电流通过用电器做功的过程，实际上是电能转化为其他形式的能的过程.第三页，共33页。要点·疑点·考点3.电功率等于单位时间内电流所做的功，计算公式P=W/t=UI也适用于一切电路.要注意与某部分电路中各量的对应关系.4.用电器的额定功率是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率；而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率.第四页，共33页。要点·疑点·考点二、焦耳定律、电功和电热的关系

1.焦耳定律：电流流过导体时，导体上产生的热量Q=I2Rt，此式也适用于任何电路，包括电动机等非纯电阻发热的计算.产生电热的过程，是电流做功，把电能转化为内能的过程.2.在纯电阻电路中，电流做功，电能完全转化为电路的内能.因而电功等于电热，有：

W=UIt=I２Rt=(U2/R)t.P=UI=I2R=U２/R.第五页，共33页。要点·疑点·考点3.在非纯电阻电路中，电流做功，电能除了一部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等其他形式的能.因而电功大于电热，电功率大于电路的热功率.即有：

W=UIt=E机、化+I2Rt或UI=I２R+P其他(P其他指除热功率之外的其他形式能的功率)第六页，共33页。要点·疑点·考点三、串并联电路1.性质和特点第七页，共33页。要点·疑点·考点2.等效电路

(1)某些元件的等效处理：根据需要，可将(理想)电流表和电压表分别等效为导线和断开，非理想电流表、电压表等效为电阻；将电容器等效为断路电源或电压表.第八页，共33页。要点·疑点·考点(2)将复杂电路或不规则电路等效为串并联关系很明确的规则电路，方法有①将电流、电压表、电容器进行等效处理②无电流支路(元件)拿掉③电势相同点合并④导线可任意长短、变形⑤将各点电势高低排序⑥确定各元件电流方向，各结点分流情况.综合以上各点即可画出等效电路.但求解电流表、电压表示数、电容器电压时，仍要在原电路中找出这些值与各电阻中电流电压的关系.第九页，共33页。课前热身1.含有下述用电器的电路中，哪些属于纯电阻电路(BC)A.电扇和电吹风

B.白炽灯和电烙铁

C.电炉和电熨斗

D.电解槽第十页，共33页。课前热身2.三个阻值都是12的电阻，它们任意连接，组成电路，总电阻值可能为(ACD)A.4B.24C.8D.18第十一页，共33页。课前热身3.两只灯炮A和B，额定电压都是110V，A的额定功率为60W，B的额定功率为100W，为了把它们接在220V电路上都能正常发光，并要求电路中消耗的电功率最小，应采用图10-2-1中的哪种接法(C)第十二页，共33页。课前热身4.有一起重机用的直流电动机，如图10-2-2所示，其内阻r=0.8

，线路电阻R=10

，电源电压U=150V，伏特表示数为110V，求：(1)通过电动机电流；(2)输入到电动机的功率P入；(3)电动机的发热功率Pr，电动机输出的机械功率.第十三页，共33页。课前热身解：(1)I=U/r=110/0.8=137.5A(2)P入=IU=137.5×110=15.12kW(3)Pr=I２r=137.5２×0.8=15.12kWP机=P入-Pr=0以上解法中有无错误，错在何处?正确解法如何?

答：错在：

(1)I=U/r对电动机不适用第十四页，共33页。课前热身正确解法为：解：(1)I=(U-Um)/R=(150-110)/10A=4A(2)P入=U′I=110×4W=440W(3)Pr=I２r=4２×0.8W=12.8WP机=P入-Pr=(440-12.8)W=427.2W第十五页，共33页。能力·思维·方法【例1】将三只电灯如图10-2-3所示连接，其中灯A为“200V100W”，灯B为“220V40W”，灯C为“220V25W”，若在此电路两端加220V电压，不计灯丝电阻随温度的变化，求三只电灯实际功率.第十六页，共33页。能力·思维·方法【解析】只要算出三只灯泡的电阻之比及实际通过的电流之比，便可计算出它们的功率之比.

由于三只电灯额定电压相同，根据P=U2/R得三灯电阻之比R1∶R2∶R3=1/100∶1/40∶1/25=2∶5∶8，电灯B、C并联，有I2R2=I3R3,则I2/I3=R3/R2=8/5通过灯A的电流I1=I2+I3,所以有

I1∶I2∶I3=(8+5)∶8∶5=13∶8∶5.据P=I２R，得实际功率之比

P1∶P2∶P3=(132×2)∶(82×5)∶(52×8)=169∶160∶100.第十七页，共33页。能力·思维·方法【解题回顾】额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流.

如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率.但对于纯电阻用电器，可通过“铭牌”上的额定值求出其电阻值，一般认为这个值是不随电压改变的.

另外，本题中用比例式求解比值的方法也是一种常用的数学手段。第十八页，共33页。能力·思维·方法【例2】如图10-2-4所示的分压器电路，A、B为分压器的输出端，若把滑动变阻器的滑动片P置于变阻器中央，第十九页，共33页。能力·思维·方法下列判断正确的是(ABC)A.空载时输出电压UAB=UCD/2B.当接上负载R时，输出电压UAB＜UCD/2C.负载R越大，UAB越接近UCD/2D.负载R越小，UAB越接近UCD/2第二十页，共33页。能力·思维·方法【解析】空载时，因RCP=RPD,由串联电路特点可知UAB=UPD=UCD/2.

当接上负载R时，因R并＜RCP，故UAB＜UCD/2.

负载电阻R越大，R并越接近于RPD，UAB越接近ＵCD/2.因此，选项ABC正确.第二十一页，共33页。能力·思维·方法【解题回顾】滑线变阻器在电路中很常见，作用有两种：一种是只有两点接入电路，相当于一个可变电阻通常叫限流电路；另一种是有三点接入电路，这时变阻器被分为两段，结构关系还与其它部分连接有关，通常叫分压电路如本题中A、B间不接负载时，这两部分串联；若A、B间接负载时，则是PD间电阻与负载并联后再与CP间电阻串联，但不论是否接负载PD间电压的调节范围都是0～UCD，比只有两点接入电路的第一种情况调节范围要大.第二十二页，共33页。能力·思维·方法【例3】一台小型电动机在3V电压下工作，通过它的电流是0.2A，用此电动机提升重4N的物体时，在30s内可使该物体被匀速提升3m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻.第二十三页，共33页。能力·思维·方法【解析】(1)根据电动机两端所加电压和通过它的电流可知电动机的输入功率:P=IU=0.2×3W=0.6W.(2)电动机提升重物的机械功率

P有=Fv=G·h/t=(4×3/30)W=0.4W.根据能量关系P=P有+PQ，得生热的功率PQ=P-P有=(0.6-0.4)W=0.2W.

所生热量Q=PQt=0.2×30J=6J.(3)根据焦耳定律Q=I2Rt，得线圈电阻

R=Q/(I２t)=6/(0.2２×30)=5第二十四页，共33页。能力·思维·方法【解题回顾】电功表示的是电流通过导体时消耗的全部电能都转化为其他形式的能，电热仅表示电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分电能，二者是不同的物理量，不能混淆.计算公式不能通用，只有对纯电阻元件二者算出的结果才是一致的.二者可通过能的转化与守恒定律联系起来.第二十五页，共33页。能力·思维·方法【例4】如图10-2-5所示，盒子内装有导线、一个电源和几个阻值相同的电阻组成的电路，1、2、3、4为接线柱，用伏特表测得U12=5.0V,U34=3.0V,U13=2.0V,U24=0V.如使盒子内所用电阻最少，请在图中画出盒内的元件和电路.第二十六页，共33页。能力·思维·方法【解析】由所给的数据可以看出，U12=U１３+U34+U24,这一电压关系正好符合串联电路中总电压与分电压之间的关系，因此我们可以设想1与3、3与4、2与4这三部分的电阻为串联关系.由串联电路中电压分配与电阻成正比的规律，可以确定R13/R34=2/3,而2、4之间因U24=0.所以R24=0，可知2、4间为一根导线，由于R13/R34=2/3,第二十七页，共33页。能力·思维·方法

故可初步设想盒内电路如图10-2-6(甲)所示，由于要求电阻个数最少，故最后确定为图10-2-6(乙)、(丙)两种情况第二十八页，共33页。能力·思维·方法【解题回顾】这种题被称为电学黑盒问题，主要考查学生对电路串并联规律的综合运用能力和发散思维能力.解题时要根据题中所给信息，结合串并联电路中电流、电压、电阻的规律和特点去推测判断，经验证得出结果.第二十九页，共33页。延伸·拓展【例5】如图10-2-7所示的电路中，闭合开关，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是()A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路第三十页，共33页。延伸·拓展【解析】等效电路如图10-2-8所示，第三十一页，共33页。延伸·拓展

若R1断路，总外电阻变大，总电