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初中三年级物理

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    甲同学发现家中接在电路中的电器不开机也不待机却还在耗电,在家长指导下,甲、乙、丙三位同学把一台家用电器插头插在计量插座(如图)上,使它处于不开机也不待机的状态,接入家庭电路的计量插座就能显示用电器该状态下的实际功率,测量数据如表所示(单位:瓦)

    (1)家庭电路的电压是220伏,家庭电路中各用电器之间的连接方式是___________.
    (2)在上述测量过程中,通过丙同学家空调的电流是多少安?
    (3)同学们由此得到启示,电器使用后及时拔掉插.若一天按20小时计算,甲同学家(表中电器各一台)每天至少可节约多少电能?

    本题信息:2012年浙江省中考真题物理计算题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “甲同学发现家中接在电路中的电器不开机也不待机却还在耗电,在家长指导下,甲、乙、丙三位同学把一台家用电器插头插在计量插座(如图)上,使它处于不开机也...” 主要考查您对

电功或电能的计算

电功率的计算公式的变形

家庭电路的连接

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  • 电功或电能的计算
  • 电功率的计算公式的变形
  • 家庭电路的连接
电功计算基本公式及推导公式(适用于纯电阻电路):W=UIt,W=I2Rt,W=U2t/R,W=Pt,W=Uq。
电功计算:
1. W=UQ
电能也是一种能量,而这种能量的实施者就是电荷,电荷量就是这种能量在一般的时间内所有参与作功从A点到B点的实行者,每个电荷从A点到B点做的功就是电压,两者相乘就是AB的电功,就是消耗的电能

2. W=UIt
我们来看一下电功的含义,电功通俗的讲就是AB之间的一段时间A点到B点所消耗的电能(A点到B点可以是一个用电器,也可以是一部分电路)电压的实质是一个单位的电荷从A点到B点所做的功,电流提供的是在一个单位时间内AB之间的电荷量,时间也有了,那么AB之间的电荷量在一定时间内从A点到B点所做的功也就是消耗的电能就是W=UIt

3. W=Pt
W电功、P电功率、t时间
像功的计算方法一样就是功率乘以时间,在生活中可以理解为工作总量=工作效率×工作时间,同样道理电所做的功当就等于电做功的效率乘以时间

W=I2Rt (纯电阻电路)

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、P,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


连接方法:
所有家用电器和插座都是并联的。而开关则要与它所控制的用电器串联。

家用电路的作用及连接方式:
1.供电线路
家庭电路的低压供电线路有两根线,一根叫火线,一根叫零线,它们之间有220V的电压。

2.电能表
位置:供电线路在接其它元件之前,首先接电能表,也可以说电能表要接在干路上;
作用:测量用户在一定时间内消耗的电能;
铭牌数据含义:220V是指电能表的额定电压,10A是指电能表允许通过的最大电流,1500r/kW·h是指每消耗1kW·h的电能,电能表的表盘转1500转;
读数方法:记下起始时间的值,再记下结束时间的值,两次的差就是这段时间消耗的电能,注意最末一位数字为小数部分,单位为千瓦时,也叫度。

3.总开关
位置:在电能表后,保险丝之前;
连接方法:有时用双刀开关同时控制火线和零线,有时用单刀开关只控制火线。

4.保险丝:
作用:在电路电流过大时,自动熔断,切断电路;
材料:电阻率较大而熔点较低的铅锑合金制成;
原理:根据焦耳定律Q=I2Rt可知,保险丝的电阻比较大,通过的电流较大,在相同时间内产生的热量就比较多,温度上升的较高,而保险丝的熔点又较低,所以会迅速熔断;
选择:保险丝的熔断电流稍大于家庭电路允许通过的最大电流,不能用更粗的保险丝,更不能用铜丝或铁丝代替保险丝。

 5.用电器作用:
连接家用电器,给可移动家用电器供电;
位置:在保险丝后;
连接:各用电器之间并联连接,既保证了用电器之间互不影响,又使用电器两端的电压均为220V;
控制开关位置:用电器的控制开关要放在用电器和火线之间,不允许放在用电器和零线之间。

6.插座作用:
在家庭电路中插座是为了给可移动电器供电;
种类:分为固定插座和可移动插座,又分为两孔插座和三孔插座;
三孔插座的作用:三孔插座的两个孔分别接火线和零线,另一孔是接地的,这样在把三脚插头插入时,把用电器的金属外壳和大地连接起来。

规律总结:
家庭电路的组成:常见的家庭电路一般由进户线、电能表、总开关、保险设备、用电器、插座、导线等组成。进户线分为火线和零线,它们用试电笔来判别,能使试电笔的氖管发光的是火线,不能使氖管发光的是零线。(试电笔金属螺帽应与手接触)(左零右火)

家庭电路安装图的画法
1.家庭电路中有火线、零线和地线,单根保险丝接在火线上,开关接在火线上。

2.电灯安装时,零线、火线并排走,零线直接进灯座。火线通过开关进灯座。如果灯泡是螺丝口的,尾部中心接火线,螺旋套接零线。

3.插座安装时,两孔插座左孔接零线,右孔接火线;三孔插座的左边的孔接零线,右边的孔接火线,中间的孔接地线,所以称为“左零右火中接地”。如果在插座上接保险丝,保险丝应接在火线上。

4.插座与插座之间是并联的,插座与电灯之间是并联的,各种电器之间是并联的。


试电笔
1.试电笔是用来辨别火线和零线的工具。构造:由笔尖金属体、大电阻、氖管、弹簧和笔尾金属体等组成。如图甲所示。
 

2.使用时,用手捏住笔尾金属体,将笔尖接触进户线,若碰到的是火线,则氖管发光;若笔尖接触的是零线,氖管就不会发光。(如图乙、丙所示)
3.使用试电笔时,切不可用手直接接触笔尖金属体,这样人会触电。
4.检查电路故障时,用笔尖接触导线,若两根导线都不发光,表明火线断路;若两根导线都发光,表明零线断路

插座和电灯的接法
1.插座:插座可分为两孔插座和三孔插座。如图甲所示。两孔插座:左孔接零线,右孔接火线。三孔插座:左孔接零线,右孔接火线,中间上端的孔接地线。这样用电器的金属外壳即便带电,电流也会流人大地,不致对人造成伤害。国家规定:带有金属外壳的家用电器,其金属外壳必须接地,也就是必须使用三孔插座和三脚捕头。如图乙所示。
 

2.用电器:以电灯为例,电灯接入电路时,灯座两个接线柱一个接火线,一个接零线,控制电灯的开关一定要安装在火线上,这样做是为了安全。螺口灯座允许接在零线上,绝不许接在火线上。


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