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        探究物理中電功率與電阻的關(guān)系

        2017-11-06 16:11:19孫炳蔚
        卷宗 2017年29期
        關(guān)鍵詞:電功率關(guān)系電阻

        孫炳蔚

        摘 要:文章從電功率與電阻概念入手,對物理中電功率與電阻之間的關(guān)系進(jìn)行深入分析和研究,旨在幫助我們進(jìn)一步把握二者之間的關(guān)系,更好地解決物理問題。

        關(guān)鍵詞:物理;電功率;電阻;關(guān)系

        物理源于生活,最終回歸到生活。物理學(xué)在發(fā)展過程中,其中的物理規(guī)律、定律都是通過無數(shù)次實驗總結(jié)出來的。掌握電功率與電阻之間的關(guān)系,在解題時能夠快速找到思路,提高解題效果。

        1 電功率與電阻概念

        電功率,是指電流在單位時間內(nèi)做的功,用來表示消耗電能快慢的物理量。電阻是指限流元件,在電路中電阻是固定的兩個引腳,它能夠限制通過它連接的支路電流大小[1]。電阻值大小與元件的溫度、材料及長度等要素關(guān)系密切。電阻能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,電流?jīng)過它時,便會形成內(nèi)能,對電流產(chǎn)生一定阻擋力。它與電壓、電流之間關(guān)系非常密切,是歐姆定律的重要組成部分。探究電功率與電阻之間的關(guān)系,能夠幫助我們進(jìn)一步把握物理知識發(fā)展規(guī)律,且能夠滿足學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)需求,為知識的運用提供指導(dǎo)。歐姆定律難點在于導(dǎo)體內(nèi)電流與電壓、電阻之間的關(guān)系,我們在最初學(xué)習(xí)時,難以理解控制變量研究物理規(guī)律,電功率、電阻及電流構(gòu)成了物理知識的三大要素,為此針對電功率與電阻之間的關(guān)系,我們可以借助物理實驗進(jìn)行假設(shè)、分析,以此來得出結(jié)論。

        2 物理中電功率與電阻之間的關(guān)系

        結(jié)合電功率機(jī)基本公式P=UI,可以確定隨著電壓增加,那么功率也會隨之增加;經(jīng)過的電流越大,那么功率也越大。而電功率與電阻之間是否存在關(guān)系,需要我們通過物理實驗予以探究和驗證。具體實驗分析過程如下:

        2.1 探究過程

        針對“當(dāng)電壓不變時,電功率與電阻關(guān)系。”我們在實驗前,做出假設(shè),當(dāng)電壓不變前提下,電阻越小,那么電流越大,且電功率也越大。在實驗中,將電阻箱接入到為3V的電路當(dāng)中,電功率可以借助電力表測量出具體數(shù)值,圖1是實驗設(shè)計。閉合開關(guān),以改變電阻箱內(nèi)的阻值,并一次做好記錄,如表1。

        單純觀察數(shù)據(jù)難以發(fā)現(xiàn)電功率與電阻之間的關(guān)系,不夠直觀,將其繪制為具體的圖象,能夠顯示出二者之間的關(guān)系。當(dāng)電壓保持不變時,電阻越大,對應(yīng)的電功率越小。但是否成反比難以判斷。因此我們可以判斷P與l/R之間的函數(shù)圖象,可見,電功率與電阻之間在電壓不變情況下,二者呈現(xiàn)反比關(guān)系。

        對于“電流相同時,電阻越小,電功率越小。”在實驗時,要在同一電路內(nèi)串聯(lián)兩個電阻箱,同時保持電壓穩(wěn)定,分別控制兩個電阻箱的阻值,但需要注意的是,在電阻和不變情況下對阻值進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)I=U/R,電壓保持不變,電路中的總電阻R也不變,當(dāng)R1+R2=10Ω,閉合開關(guān)后,分別改變電阻記錄數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)繪制到圖象當(dāng)中,可以直觀發(fā)現(xiàn)電流不變時,電功率與電阻之間呈正比。通過上述實驗分析和研究,我們能夠判斷出在不同情況下,電功率與電阻之間的關(guān)系,在圖象的支持下,能夠更加直觀的看到二者之間的關(guān)系,提高實驗研究有效性。

        2.2 實踐應(yīng)用

        根據(jù)上述探究結(jié)果來看,能夠得出兩個結(jié)論,即當(dāng)電壓處于不變狀態(tài)時,電功率與電阻之間呈反比關(guān)系;電流不變時,電功率與電阻之間呈正比關(guān)系。在解題時,前者適用于用電器并聯(lián)功率問題,而后者則用于解決用電器串聯(lián)功率問題[2]。當(dāng)用電器并聯(lián)時,兩端電壓保持一致性,一般來說可以運用P=U2/R來計算。反之,當(dāng)用電器處于串聯(lián)狀態(tài)下,通過的電流保持不變,那么可以利用P=I2R計算出功率。

        為了進(jìn)一步把握電功率與電阻之間的關(guān)系,可以通過具體問題進(jìn)行分析。

        例1:將阻值分別為100Ω和200Ω的電阻絲R1R2并聯(lián)到家庭電路當(dāng)中,哪個電阻功率更大?如果以串聯(lián)形式接入到電路當(dāng)中,那么哪個功率大?

        解析:當(dāng)處于并聯(lián)狀態(tài)時,電壓保持一致,故根據(jù)P=U2/R可知,當(dāng)電壓處于固定時,電功率與電阻之間呈反比關(guān)系。當(dāng)電流保持一致時,電功率與電阻之間呈正比關(guān)系。

        例2:某同學(xué)為了探究“電功率與電阻”之間的關(guān)系,選擇電壓為6V的兩個燈泡,將燈泡串聯(lián)到一起開始探究,當(dāng)閉合開關(guān)時,發(fā)現(xiàn)燈L1微微發(fā)光,燈L2幾乎不發(fā)光,思考兩燈額定電功率之間的關(guān)系。

        解析:根據(jù)燈發(fā)光狀態(tài)來看,燈L1等功率更大,且二者之間屬于串聯(lián)關(guān)系,計算二者的電流,最終能夠判斷出R1>R2,且P1

        通過實驗,能夠明確電功率與電阻之間的定量關(guān)系,促使學(xué)生能夠使用電壓表、電流表測量一段導(dǎo)體的電壓與電流。但是在具體實驗過程中,需要我們注意的是,針對電路的連接,要確保開關(guān)斷開,確認(rèn)電路無誤后然后操作電阻器,相互配合,加大對物理實驗過程的觀察力度,從而得出具體的結(jié)論。

        3 結(jié)論

        根據(jù)上文所述,物理知識的學(xué)習(xí)是一個漫長過程,物理規(guī)律、定律等能夠為物理問題的解決提供支持和參考。針對電功率與電阻之間關(guān)系的分析,我們從電壓不變、電流不變兩個角度入手,進(jìn)行了實驗分析,得出了相應(yīng)的結(jié)論,進(jìn)一步認(rèn)識到了電功率與電阻之間的關(guān)系。在物理問題解決過程中,我們要把握電功率與電阻之間的關(guān)系,結(jié)合已知條件分析和解決問題。

        參考文獻(xiàn)

        [1]孫松等.實驗探究電功率與電阻的關(guān)系[J].初中生世界(初三物理版),2009,(Z6):22-23.

        [2]張宏俊等.探究電功率與電阻的關(guān)系[J].初中生世界(九年級物理),2011,(Z5):28-30.

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