本试题 “在学习了电学知识后,同学们尝试“设计电路和编制习题”,老师提供了以下器材:电源、两个“12V 18W”的电阻和若干开关、导线。(1)小虎第一个完成设计,他设计...” 主要考查您对电路图及元件符号
测量电功率的实验
焦耳定律及计算公式
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元件 | 作用 | 常见器件 |
电源 | 提供电能的装置,将其他形式的能量转化为电能 | 干电池、蓄电池和发电机等 |
用电器 | 用电来工作的设备,将电能转化为其他形式的能 | 电灯、电炉、电视机、电铃、电冰箱等 |
开关 | 用来接通或断开电路,起控制电路的作用 | 拉线开关、拨动开关、闸刀开关等 |
导线 | 将电源、用电器、开关连接起来,形成电流的通路 | 金属导线 |
实验电路图 | |||||||||||||||||||||
实验器材 | 电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、灯座、开关、导线若干 | ||||||||||||||||||||
实验步骤 | (1)按设计的电路图连接实物,并设计实验记录表格 (2)检查电路无误后,闭合开关s,移动滑动变阻器的滑片P,观察电压表的示数。当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,停止滑动,并记下电流表的示数 (3)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的发光情况,并记下电压表和电流表的示数 (4)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压低于额定电压的1/5,观察小灯泡的发光情况,并记下电压表和电流表的示数 (5)整理实验器材 | ||||||||||||||||||||
实验表格 |
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实验结论 | U实=U额,P实=P额,正常发光; U实>U额,P实>P额,比正常发光更亮; U实<U额,P实<P额,比正常发光更暗。 | ||||||||||||||||||||
注意事项 | (1)选择的器材规格要合适,例如滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的额定电流; (2)连接电路时开关断开,滑动变阻器滑到阻值最大处; (3)使小灯泡的电压高于额定电压时,要注意观察电压表示数的变化,以免电压过高,烧坏小灯泡 |
测小灯泡的电功率 | 测电阻 | ||
相同点 | 所测物理量 | 灯泡两端的电压(U)和通过灯泡的电流(I) | |
电路图 | |||
连入电路时 |
开关断开,滑动变阻器位于阻值最大处 | ||
不同点 | 原理 | P=UI | |
计算公式 | P=UI | ||
滑动变阻器作用 | 保护电路,控制灯泡两端电压 | 保护电路,改变电路中的电流 |
探究方法:
控制变量法:
(1)控制电流和电阻相同,研究电热与通电时间的关系
(2)控制通电时间和电阻不变,改变电流的大小,研究电热与电流的关系
(3)控制通电时间和电流不变,改变电阻大小,研究电热与电阻的关系
串并联电路电热关系:
串联电路中,电热之比等于电阻之比, 即(根据Q=I2Rt) |
并联电路中,电热之比等于电阻的反比(或倒数比),即(根据:) |
“焦耳定律”中的控制变量法:
焦耳定律的实验运用了控制变量法,当两段电阻串联时,控制电流和通电时间相同,得出电流产生的热量与电阻大小有关,当两电阻并联时,控制电阻和通电时问不变,得出电流产生的热量与电流大小有关。
例:小宇和小刚想利用如图所示的装置来探究 “导体产生的热量与其电阻大小的关系”。两只相同的烧瓶中装有适量的煤油,烧瓶A中浸泡着一段铜丝,电阻较小;烧瓶B中浸泡着一段镍铬合金丝,电阻较大,温度计显示煤油的温度。
(1)为保证实验科学合理,两个烧瓶中所装煤油的质量应该____。
(2)实验中,小字和小刚发现B烧瓶中温度计的示数升高得快。这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量______。
解析:(1)利用控制变量法在探究“导体产生的热量与其电阻大小的关系”时应控制其他因素不变,如煤油的质量,相同的烧瓶,相同的温度计等。
(2)B瓶中温度计升高得快,说明相同时间内煤油吸收的热量多,由于镍铬合金丝电阻大于铜丝电阻,所以在电流和通电时间相同时,导体电阻越大,产生的热量越多。
答案(1)相同(或相等或一样)(2)越大(或越多)
为什么电炉工作时“电炉丝热得发红而导线却不怎么热” :
由于电炉丝和导线串联在电路中,通过它们的电流相等,而电炉丝的电阻比导线的电阻大得多,根据 “在电流相等的条件下,电能转化成热时的功率跟电阻成正比”,Q=I2Rt可知,在通电时间相同时,电流通过电炉产生的热量比电流通过导线产生的热量要多得多.所以电炉丝热得发红,而导线却不怎么热。
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