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电能表与电功教案(知识点+例题+练习)

来源:独旅网
电能表与电功

【学习目标】

1. 知道电能表的作用、读数方法。

2. 理解电功的概念,知道电功的计算公式W=Uit以及变形式,会电功相关计算; 【知识梳理】 知识点一、电功 1.概念:电流所做的功叫做电功,电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功。

2.计算:电流通过导体做的电功等于导体两端的电压、通过导体的电流和通电时间的乘积。即:电功=电压×电流×通电时间 。可表示为:WUIt 3.单位:焦耳(J) 1J1VAs 注意事项:

1.电流通过电灯时,电流做功,灯丝灼热发光,,电能转化为内能和光能;电吹风通入电流,电流做功,把电能转化成内能和机械能;电热水瓶,通过电流做功,利用电能把水烧开,把电能转化成内能;洗衣机利用电能,通过电流做功,把电能转化为机械能和内能,把衣物洗净。

2. 根据W=UIt和欧姆定律有: 其中W=UIt是普遍适用的; 而

电路)

知识点二、电能表

1.作用:用来测量电路消耗电能的多少。

2.计算方法:电能表的示数由几位整数和一位小数组成。电能表的计量器上前后两次读数之差,就是这段时间内所消耗电的度数。(注意最后一位是小数)。 3.重要参数的意义:

(1)“220V”—表示电能表适用的额定电压;

(2)“15(35A)”—表示这个电能表的基本电流为15A, 35A是电流表能够满足测量准确要求,且能够长期正常运行的最大电流值;

(3)“50Hz”—表示它在50赫兹的交流电路中使用; (4)电能表分类和参数:

① 感应式电能表:“2000revs/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的转盘转过2000转。根据电能表转盘转动的转数进行计算.如果电能表标有“2000revs/kW·h”,当转盘转过n圈时,消耗的电能为:

只适用于纯电阻电路。(纯电阻电路:将电能全部转化为内能的

②电子式电能表:3500imp/kW·h表示每消耗1千瓦时的电能,电能表指示灯闪烁的次数为3500次。

注意事项:如果已知转数或者闪烁次数,我们可以利用比例求出消耗的电能。注意单位是度。 1kW·h=3.6×【典型例题】

J,作为常识要熟记。

类型一、电能的转化

1. 洗衣机正常工作时,电流做功的过程是:大部分的电能转化为 能,还有一小部分的电能转化为 能。 【答案】机械;内

【解析】洗衣机的核心部件就是一个电动机,电动机是将电能转化为机械能的装置,同时由于电流的热效应,电动机在转动的过程中,必然会发热。所以是电能转化为机械能和内能。 【点评】此题考查了日常生活中一些用电器的能量转化,能量要发生转化需要通过做功来完成,如电能的转化是由电流做功来实现的。 举一反三:

【变式】(2017•潍坊)下列家用电器中,利用电流热效应工作的是( )

【答案】C

类型二、电功的计算

2. 一个额定电压为12V的小型电动机正常工作时,测得通过电动机的电流是0.5A,工作10min,电流做功为 J。 【答案】3600

【解析】已知:U=12V,I=0.5A,t=10min=600s

电流做的功:WUIt12V0.5A600s3600J

【点评】题目考查了电功的公式,使用电功公式要注意公式的适用条件,分清电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路。 举一反三:

【变式】加在导体两端的电压为6V,通电2min,电流所做的功为720J,则通过这导体的电流是( )

A.180A B.120A C.600A D.1A 【答案】D

3. 如图所示电路,电源电压不变,R1=30Ω。当S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.1A;当S1和S2都闭合时,电流表的示数为0.4A,在1min内电流通过R1与R2做功之比W1:W2= 。

A.4:1 B.2:1 C.1:4 D.1:2 【答案】3:1

【解析】当S1闭合、S2断开时,通过R2的电流为I2=0.1A;当S1和S2都闭合时,通过电阻R1的电流为I1=I-I2=0.4A-0.1A=0.3A;电源电压U=I1R1=0.3A×30Ω=9V;电阻

R2U9V90,在I20.1A1min内电流通过R1与R2做功之比

W1I12R1t(0.3A)23060s3 。 W2I22R2t(0.1A)29060s1【点评】本题主要考察电能公式和比例的求解。

类型三、电能表

4. 一位同学家上周末电能表的示数是

, 本周末示数为

1 3 4 1 5 ,该家庭本周用电 kW·h. 若电能表铭牌上标有“3000 r/kW·h”,则这周内电能表的转盘转 圈.

【答案】15.3kW·h;4590r.

【解析】(1)注意最后一位虚线框内的数据为小数,则本周消耗的电能为:W=W2-W1=1341.5kW·h-1326.2kW·h=15.3kW·h.

(2) 题中已知消耗电能15.3kW·h,则转数为:15.3kW·h×3000r/kW·h=4590r.

【点评】本题考查了两种测量电能的方法:一是用计数器的示数之差计算电能,二是根据转盘转过的转数计算电能. 举一反三:

【变式1】如图是电子式电能表,关于它的参数,下列说法中正确的是( )

A.电能表是测量电热的仪表

B.图中所示50Hz表示电能表适用的交流电频率 C.图中5A表示允许瞬时通过电能表的最大电流

D.图中3200imp/(kw•h)表示每消耗1kW•h电能电能表的转盘转3200转 【答案】B

【变式2】在国家“光伏扶贫”项目中,小明家安装了太阳能发电系统,白天太阳能电池板发电,向电网提供电能,此过程中太阳能转化为_____能;中午时段,太阳能电池板的输出电压为500V,输出电流为20A,3h可以为电网提供电能_____kW•h。 【答案】电 30

5. 如图5所示的电路中,电源电压U=6V并保持不变,电阻R=5Ω,滑动变阻器的阻值范围为0—10Ω.在滑动变阻器的滑片从左端移到右端的过程中,求:

(1)闭合开关后,电流表和电压表的示数范围各是多少?

S (2)电路接通25s内,电阻R消耗的最大电能是多少?

A1 P

V1

图5

【答案】(1)电流表的示数范围是1.2A—0.4A,电压表的示数范围是6V—2V; (2)最大电功是1.8×102J.

【解析】

U6⑴当滑片滑到左端时,R滑1=0,IA=1.2A,UR=6V RR0150当滑片滑到右端时,R滑2=10Ω,I'U6‘A=0.4A,UR=I’R=0.4×5V=2V RR02510⑵对于电阻R而言,当滑动变阻器滑片移到左端时,电路中电流最大,从而在相等的时间内消耗的电能最多.

IU6V1.2A W=I2Rt=(1.2A)2×5Ω×25s=1.8×102J R5 所以本题中(1)电流表的示数范围是1.2A—0.4A,电压表的示数范围是6V—2V; (2)最大电功是1.8×102J.

【点评】本题着重考查影响电路中电流大小的因素和滑动变阻器的作用.

【巩固练习】 一、填空题

1.在国际单位制中,电能和电功的单位是 ,简称 ,符号是 .

2.当电能转化为其它形式的能时,我们就说电流做了 。如果电流通过电动机做了300J的功,表示有300J的电能转化为 J的 能和少量的内能.

3.请用笔画线,把左边的用电器与右边的能量转化形式对应连接起来. 无轨电车 电能转化为内能 电炉 电能转化为动能

电镀槽 电能转化为内能和光能 白炽电灯 电能转化为化学能

4.已知一个小灯泡两端的电压为3V,通过它的电流为0.5A,经过5min电流所做的功为 J,灯泡消耗的电能为 J.

5.一只电热壶装满水后接在220V的电源上,通过它的电流是1.2A.若通电10min将

0 2 7 3 1 水烧开,则电流做功 J,消耗电能 J.若将该电热壶接在110V的电源上,则在相同时间内烧开这壶水消耗的电能 J.

6.某同学家的电能表月初的示数是 ,正常供电30天后,电能表的示数为 0 2 9 4 2 .则该同学家本月用电 kW·h,按每度电0.53元计算,本月他们家应交电费 元.

7.已知两电阻分别为R1=4Ω、R2=6Ω,将它们串联后接入电压为10V的电路中,总电阻为 Ω,R1、R2两端电压之比为 .若通电1min,电流通过电阻R2所做的功为 J.

二、选择题(只有一个选项符合题意)

8.电能表可测量下列物理量中的 ( ) A.电流 B.电压 C.电阻 D.电能

9.电流经过用电器做功1J,1J等于 ( ) A.1C/s B.1V/A C.1V·A·s D.1V·A

10.在图1中,导体A、B是由同种材料做成的,A和B等长,但A比B的横截面积大.当S闭合后,在相同的时间内,下列叙述正确的是 A B ( )

A.电流通过A、B所做的功是WA>WB B.电流通过A、B所做的功是WAD.无法比较电流通过A、B时所做的电功的大小 图1

11.如图2所示的电路中,先闭合开关S1,再闭合开关S2,电路中消耗的电能将

( )

A.减小

S2 B.增大 S1 C.不变 D.无法判断 图2

三、计算、论述题

12.在如图3所示的电路中,电阻R2=20Ω.S闭合后,电流表A1、A2的示数分别为0.2A和0.5A.求:

A11 ⑴通电10s内,电流经过R1、R2时所做的电功W1、W2. ⑵通电10s内,整个电路消耗的电能.

A21 S

图3

答案:1. 焦耳 焦 J 2.电功 300 机械 3.略 4. 450 450 5. 158400 158400 39600 6. 21.1 11.18 7. 10 2:3 360 8. D 9. C 10. B 11. B 12. 12J 18J 30J

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