西北师大附中物理奥赛第二轮教案第十一章:恒定电流(3)

2019-03-16 11:56

③用电器正常工作条件:用电器两端的实际电压等于其额定电压;用电器中的实际电流等于其额定电流;用电器的实际电功率等于其额定功率.

以上三个条件中的任何一个得到满足时,其余两个条件必然同时满足,因此它们是用电器正常工作的等效条件.用电器在一般工作状态下,其实际功率

P实与额定功率P额的关系为:P实≤P额.

但一般工作状态下的电阻可认为与额定工作状态下的电阻相同,即

R?2U额P额,而实际工作的电流、电压及实际功率由电路具体情况确定.

例9:如图11-1-7所示,三个电阻R1、R2、R3的阻值相同,都为10Ω,允许消耗的最大功率分别为10 W、10 W、4 W,则此电路中允许消耗的最大功率为 ( D )

A.24 W C.12 W

⑺纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热

①在纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)中,电流做功将电能

U2t=I2Rt,可用其中任一形式计算电功全部转化为内能,此时有W=Q=UIt=RR2 R1 R3

图11-1-7

B.16 W D.15 W

或电热.

②在非纯电阻电路(如含有电动机或电解槽的电路)中,电能转变为内能和机械能或内能和化学能,根据能量守恒定律,这时,在数值上满足电功=电热+内能以外其他形式的能,所以在非纯电阻性电路中,即UW>Q,tI>I2Rt,显然U>IR,因此在这种情况下,电功只能用W=UIt计算,电热只能用

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Q?I2Rt计算.

例10:有一个直流电动机,把它装入0.2 V电压的电路时,电机不转,测得流过电动机的电流是0.4 A;若把电动机接入2.0 V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0 A,求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然卡住,电动机的发热功率是多大?

例11:电动自行车是一种重要的交通工具,成都市每天有数十万辆电动自行车行驶在大街小巷,形成了一道独特的风景. 电动自行车提供能量的装置为装在电池盒内的电池组,当它给电动机供电时,电动机将带动车轮转动.

假设有一辆电动自行车,人和车的总质量为120kg. 当该车在水平地面上以5m/s的速度匀速行驶时,它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍,此时电池组加在电动机两端的电压为36V,通过电动机的电流为5A. 若连接导线的电阻不计,传动装置消耗的能量不计,g取10m/s2.求:

⑴电动机输出的机械功率; ⑵电动机线圈的电阻.

5.串、并联电路 ⑴串并联电路的特点 电流 电压 串联 I=I1=I2=…=In U=U1+U2+…+Un 并联 I=I1+I2+…+In U=U1=U2=…=Un 12

电阻 分流分压规律 功率 分配 说明:

对并联电路的电阻:

R=R1+R2+…+Rn 分压规律 UU1U2U???n??I R1R2RnR1111 =????RR1R2Rn分流规律 I1R1?I2R2??InRn?U PP1P2???n?I2 R1R2RN2P1R1?P2R2??PnRn?U ①总电阻总的小于任意支路的电阻,R

②若干路电流为I,则:I1=R2I/(R1+R2),I2=R1I/(R1+R2), ⑵电路化简方法:电流分支结合合并等势点 原则:

①无电流的支路除去;电势相等的各点可以合并或分开(连接导线是不考虑电阻的,它的伸长、缩短、弯曲变形等对电路无影响,可根据需要把连线变形).

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②理想电表和实际电表在电路连接中的处理:把实际电压表看作能读出自身电压的电阻,把实际电流表看作能读出自身电流的电阻;理想电流表可视为短路(其内阻视为零)、理想电压表可视为断路(其内阻无穷大).

例7:如图11-1-5所示,所有电阻均为R,则A、B两点间的总电阻为

例8:在如图11-1-6所示的电路中,三个电阻

1R. 4A B 图11-1-5

R1、R2、R3阻值相等,电流表A1、A2、和A3的内阻均可

忽略,它们的读数分别为I1、I2和I3,则

I1:I2:I3?3:2:2.

例14:如图11-1-10所示, 电压UAB不变,R1=500?,R2=400?,此时电压表读数均为4.5V,将两电压表位置对调,则V1示数为4V,V2示数为5V,则电压表V1的内阻为_____?,V2的内阻为_____?.

例15: (2000年春季高考)A、B两地间铺有通讯电缆,长为l,它是由两条并在一起的彼此绝缘的均匀导线组成的,通常称为双线电缆.在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏,导致两导线之间漏电,相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻.检查人员经过下面的测量可以确定损坏

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图11-1-6

图11-1-10

处的位置:⑴B端的双线断开,在A处测出双线间电阻RA;⑵令A端的双线断开,在B处测出双线两端的电阻RB;⑶在A端的双线间加一已知电压UA,在B端用内阻很大的电压表测出双线间的电压UB.

试由以上测量结果确定损坏处的位置. 6.创新与应用

例16: (节能台灯的设计)如图11-1-11所示,载波通信 是4种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯泡相同,都是“220V,40W”.当灯泡所消耗的功率都调至20W时,哪种台灯消耗的功率最小 ( )

例17: (电热灭蚊器的原理)家用电热灭蚊器中电热部分的主要的元件是由一种半导体材料制成的电阻器,该电阻器的电阻率与温度的关系如图11-1-12所示,由于这种特性,该电阻器具有发热和温控的双重作用,以下判断正确的是( )

A.通电后电功率先增大后减少 B.通电后,电功率先减小后增大

图11-1-12

图11-1-11

C.当产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变

D.当产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1到t2之间的某一值不变

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