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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 等效电路 电功率的计算 电功率的计算公式的变形 试题正文
  • 计算题
    如图所示电路，电源两端电压保持不变。当开关S1、S2都闭合时，灯L正常发光，电流表的示数为I1，灯L的电功率为PL；当开关S1、S2都断开时，滑动变阻器接入电路的电阻为Rc，电流表的示数为I2，灯L的电功率为P'L；电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，且U1：U2=3:2，PL：P'L=4：1。 当闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P时，会形成不同的电路，在这些不同的电路中，电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3:1， 电路消耗的功率最小时滑动变阻器的电功率为3 W（忽略温度对灯丝电阻的影响）求：
    （1）电流表的示数I1与I2的比值；
    （2）滑动变阻器的最大阻值R2与电阻R1的比值；
    （3）灯L的额定功率PL；
    （4）开关S1、S2都断开，滑动变阻器接入电路的电阻为Rc时，电路消耗的总功率P总。

    本题信息：2010年0101模拟题物理计算题难度极难 来源:牛青丹
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本试题 “如图所示电路，电源两端电压保持不变。当开关S1、S2都闭合时，灯L正常发光，电流表的示数为I1，灯L的电功率为PL；当开关S1、S2都断开时，滑动变阻器接入电路...” 主要考查您对

等效电路

电功率的计算

电功率的计算公式的变形

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  • 电功率的计算公式的变形
作用原理
1、先根据实物图中元件的直接位置画出等效电路图，然后再根据这个电路图画出另一个更规范的电路图。如果还看不出来，就再画，最后就会规范出一个标准的电路图。
2、对于不规范的电路图，可利用“移点”或“移线”的方法变为规范的电路图。
注：移点或移线时，只能沿着导线移动，不能“越位”移动（即不能跨越电路元件移动）。

等效思路：
1、元件的等效处理，理想电压表－－开路、理想电流表－－短路；
2、电流流向分析法：从电源一极出法，依次画出电流的分合情况。注意：有分的情况，要画完一路再开始第二路，不要遗漏，一般先画干路，再画支路。
3、等势点分析法：先分析电路中各点电势的高低关系，再依各点电势高低关系依次排列，等电势的点画在一起，再将各元件依次接入相应各点，就能看出电路结构了。
4、弄清结构后，再分析各电表测量的是什么元件的电流或电压。说明：2、3两点往往是结合起来用的。

电路图画法：
1、电势法 (结点法)
(1)把电路中的电势相等的结点标上同样的字母。
(2)把电路中的结点从电源正极出发按电势由高到低排列。
(3)把原电路中的电阻接到相应的结点之间。
(4)把原电路中的电表接入到相应位置。
2、分支法 (切断法)
(1)顺着电流方向逐级分析,如果没有接入电源或电流方向不明可假设电流方向。
(2)每一支路的导体是串联关系。
(3)用切断电路的方法帮助判断,当切断某部分电路,其它电路同时也被断路的与它是串联关系;其它电路是通路的是并联关系。

注意事项：
1.在电路图中导线电阻看作零,其长度可任意伸长和缩短,形状可任意改变。
2.伏特表和安培表看作是理想电表(RV=∞,RA=0).画等效电路时,用导线将安培表短接,将伏特表摘除。
3.有电流流过电阻,就有电势降落;没有电流流过电阻,这两点视为等势点。


电功率的计算公式：
1. 定义式：P=W/t

2. 常用公式：P=W/t=UIt/t=UI，即P=UI
并、串联电路的总功率：
1．并联电路的总功率
因为P1=I1U，P2=I2U
P=IU=（I1+I2）U=I1U+I2U，所以P=P1+P2
即并联电路的总功率等于各并联用电器的电功率之和。
并联电路电功率的分配：
因为P1=I1U，P2=I2U，
所以
又因为，所以
即并联电路中，电功率的分配跟电阻成反比。

2. 串联电路的总功率
因为P1=I1U，P2=I2U
P=IU=（I1+I2）U=I1U+I2U，所以P=P1+P2
即串联电路中总功率等于各串联电器的电功率之和。
串联电路电功率的分配：
因为P1=I1U，P2=I2U
所以
又因为，所以

灯泡铭牌问题
  “铭牌问题”是电功率知识与实际生活相结合的热点问题，做这类题目时，首先要读懂用电器的“铭牌”。
如图：灯泡上的铭牌。“PZ”是“普通照明灯泡”中 “普”和“照”的汉语拼音的第一个字母，表示灯泡的型号。另外可知：U额=220V，P额=25W。

例：甲、乙两灯泡分别标有“220V 40W”和 “110V 40W”字样，将它们串联起来接入220V电路中，比较两灯的亮度，则(  )
A．甲灯亮B．乙灯亮 C．一样亮D．无法判断

解析：灯的亮度决定于灯的实际功率，串联时电流相同，根据P=I2R，电阻大的实际功率大，灯更亮一些。根据有。，R乙=，所以，甲灯更亮一些。


公式法计算电功率：
1.
     这是电功率的定义式，此公式适用于各种用电器和电路。
2. P=UI
     这是电功率的决定式，即电功率是由用电器两端的电压和通过它的电流之积来决定的。此公式适用于所有电路，它是“伏安法”测小灯泡电功率的理论依据。该公式表明，用电器的实际功率等于实际电压与实际电流的乘积。常常借助于用电器的铭牌用此公式来计算用电器的额定电流，进而计算用电器的电阻；当然这个公式的最大用处还是用来计算各类用电器实际消耗的电功率或电路的总功率。


解读电功率的计算公式：
     电功率的四个表达式：（1）定义式：P=W/t。（2）反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I2R。（4）式P=U2/R。
     电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式P=W/t。 

     经实验研究证明，电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积，即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其它形式的能量的，电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能，当然也就不会有电能转化为其它形式的能量。所以，P=UI广泛应用于电功率的计算。
    
    与欧姆定律结合得到的（3）式P=I2R、（4）式P=U2/R适用于纯电阻电路。因为，欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系，是在纯电阻电路中得出的，所以，它只适用于纯电阻电路。如：白炽灯、电阻、电热器等，不适用于含电动机的电路和输变电电路的计算。由于串联电路中电流处处相等，所以在串联电路中，使用（3）式P=I2R分析和计算方便。在并联电路中，各支路两端电压相等，所以用（4）式P=U2/R分析和计算方便。通过对近几年的中考命题分析，除了含电动机电路的电功率计算外，其它全是纯电阻电路。在纯电阻电路中，四个计算公式通用，可根据具体情况选择方便的公式进行运用。

巧用电阻不变求实际功率：
      由用电器铭牌上的U额、P额，求出电阻。即由P= ，解出R=；由于电阻是不变的物理量，当求不同电压的实际功率时，可依据求得。
例1：如图所示，电源电压不变，灯L1标有“6V 3W”字样。当S、S1均闭合时，L1正常发光，的示数是____V。若闭合S、断开S1，的示数是0．3A，则L2的实际功率为__W。

解析：当S、S1均闭合时，L2被短路，此时L1正常发光，所以电压表示数等于6V。当闭合S，断开S1 时，灯L1、L2串联。灯L1电阻。灯L1两端电压，所以灯L2的实际功率。
答案：6  0．72


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