作者簡(jiǎn)介張北春,安徽懷寧縣高河中學(xué)副校長(zhǎng),特級(jí)教師.從事中學(xué)物理教學(xué)29年,長(zhǎng)期擔(dān)任畢業(yè)班教學(xué)工作,教學(xué)效果顯著.曾在《中學(xué)生數(shù)理化》、《課程#8226;教材#8226;教法》、《物理教學(xué)》、《物理通報(bào)》、《物理教師》等報(bào)刊上發(fā)表論文500多篇,有十多篇文章獲獎(jiǎng),著書(shū)多本.
在學(xué)完歐姆定律后,許多同學(xué)覺(jué)得電學(xué)不是很難,因?yàn)橹恍枰粋€(gè)公式I= 或它的變形公式就可以解決問(wèn)題.但學(xué)到電功、電功率和焦耳定律時(shí),由于這三個(gè)概念十分接近而又聯(lián)系緊密,并且公式(包括變形公式)較多,有些同學(xué)就開(kāi)始糊涂了,很容易將這些公式混淆.
公式Q= t、W= t、P= 常用于并聯(lián)電路(電壓不變時(shí));公式Q=I2Rt、W=I2Rt、P=I2R常用于串聯(lián)電路(電流不變時(shí)).計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量時(shí),對(duì)于純電阻電路(將電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路),可用公式Q=I2Rt、Q=UIt和Q= t來(lái)計(jì)算;而對(duì)于非純電阻電路,只能用焦耳定律Q=I2Rt來(lái)計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量.
例1兩個(gè)相同的電阻,把它們串聯(lián)后接上電源,產(chǎn)生的熱量為Q.如果把它們并聯(lián)后接在同一電源上,則在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量為().
A.QB.Q C. 4 QD. 2 Q
解析:由題意可知,電路中只有電阻,是純電阻電路.這兩個(gè)電阻前后兩次都接在同一個(gè)電源上,電壓相等,用公式Q= t來(lái)進(jìn)行計(jì)算比較方便.設(shè)這兩個(gè)電阻的阻值為R,串聯(lián)后放出的熱量為Q= t,并聯(lián)后放出的熱量為Q′= t.比較兩式可知,Q′=4Q.選C.
點(diǎn)評(píng):在解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí),我們有時(shí)需要列方程或方程組來(lái)進(jìn)行求解,關(guān)鍵是利用串聯(lián)或并聯(lián)電路的電壓、電流、電阻之間的關(guān)系求出結(jié)果.
例2甲、乙兩燈分別標(biāo)有“4 V2 W”和“6 V3 W”的字樣,將兩燈并聯(lián)在電路中,哪一個(gè)燈更亮?將兩燈串聯(lián)在電路中,哪一個(gè)燈更亮些?(所加電壓不會(huì)使燈絲熔斷)
解析:燈泡的亮度取決于它實(shí)際消耗的電功率,消耗電功率多的燈泡就亮一些.燈泡兩端的電壓變化,將引起電功率的變化,但燈絲的電阻是不會(huì)隨電壓的變化而變化的.由燈泡上所標(biāo)的額定電壓和額定功率,可以求出燈絲的電阻.兩燈并聯(lián)時(shí)燈泡兩端的電壓是相等的,所以應(yīng)該用公式P= ;兩燈串聯(lián)時(shí)通過(guò)燈絲的電流是相同的,此時(shí)應(yīng)該用公式P=I2R.
解:先計(jì)算出兩燈絲的電阻
R甲 = = =8 Ω,R乙 = = =12 Ω.
兩燈并聯(lián)時(shí)電壓相等,則P甲 = ,P乙 = .
因?yàn)椋壹?<R乙 ,所以P甲 >P乙 ,即甲燈亮些.
兩燈串聯(lián)時(shí)電流相等,則P甲 ′=I2R甲 ,P乙 ′=I2R乙 .
因?yàn)椋壹?<R乙 ,所以P甲 ′<P乙 ′,即乙燈亮些.
點(diǎn)評(píng):此類(lèi)題的解法一般先由燈泡上所標(biāo)的額定電壓和額定功率分別算出兩燈的電阻,然后分別確定在它們串、并聯(lián)時(shí)各自消耗的電功率和電功的大小,再進(jìn)行比較.
1. 功率相同的下列四種用電器,分別接入家庭電路中,在相同的時(shí)間內(nèi),通過(guò)它們的電流產(chǎn)生的熱量最多的是( ).
A. 電烙鐵B. 電風(fēng)扇C. 電視機(jī)D. 洗衣機(jī)
2. 燈泡L1和L2上分別標(biāo)有“6 V3 W”和“6 V6 W”的字樣.把它們串聯(lián)后接在某電源上,閉合開(kāi)關(guān)后只有一只燈泡正常發(fā)光,另一只燈泡比正常發(fā)光時(shí)暗淡.求:(1)該電源電壓有多大?(2)兩燈消耗的實(shí)際功率是多少?
參考答案:1. A 2. (1)9 V.(2)4.5 W.
責(zé)任編輯 程 哲
注:“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?!?/p>
中學(xué)生數(shù)理化·八年級(jí)物理人教版2008年3期