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9年级下册物理 电功、电功率和电热 逐字稿-3,982字

  师:本节课复习第十五章电工和电热、电功率和电热。相关课标要求为,结合实验理解电功率,知道用电器的额定功率和实际功率。从生黄豆和冷水到一杯香浓的豆浆,破壁机做豆浆时起主要作用的电路元件有哪些?刀片在机器中不停地搅动,所以一定有电动机这一元件。又因为破壁机带有加热功能,所以还有电阻元件。另外还要通过若干开关来控制不同元件的工作,其具体电路图主要部分可简化为如图所示情况。

  破壁机在做豆浆时将电能转化为什么形式的能呢?破壁机消耗电能,通过电流做功将电能转化为内能和机械能。电流做功的多少叫电功,电流做功的快慢叫电功率,而产生内能的多少用电热来表示。电热丝与电动机从能量转化的角度有什么区别呢?计算公式分别是什么?破壁机消耗的总电能等于电流所做的功,其中一部分是电热丝消耗的电能,另一部分是电动机消耗的电能。电热丝消耗电能转化为电热丝的内能,电动机消耗电能转化为电动机的机械能和电动机线圈的内能。像上面这种消耗电能全部转化为内能的情况,叫纯电阻电路。而像电动机这种消耗电能转化为机械能和内能等不同形式能量的,叫非纯电阻电路,它们的计算公式分别是什么呢?电流所做的功(W)可以用(UIt)来表示,或者(W = Pt)。

  在纯电阻电路中,(W)还可以用(I^{2}Rt)或者(\frac{U^{2}}{R}×t)来表示。产生的电热可以用电热公式(Q = I^{2}Rt)来计算。因为是纯电阻电路,所以产生的电热就等于电流所做的功,所以(Q)也可用前面的电功公式来计算。对于非纯电阻电路来说,电动机消耗的电能依然可以用电功公式(W = UIt)或(W = Pt)来计算。由于非纯电阻电路欧姆定律不再适用,所以不可以用(W = I^{2}Rt)或(W =\frac{U^{2}}{R}×t)来计算。但是电动机线圈的内能依然可依据焦耳定律(Q = I^{2}Rt)来计算。

  在非纯电阻电路中产生的热量小于电流所做的功,所以(Q<W),而电动机的机械能等于电流所做的功减去产生的电热。来看破壁机部分说明书内容,这里有两个功率,一个是加热功率为(1100)瓦,一个是搅拌功率(880)瓦,这两个功率分别代表什么意思呢?加热功率表示电阻丝工作的功率,可看作是纯电阻元件,而搅拌功率是指电动机工作的功率。用这些信息来解决一道例题。

  某破壁机额定电压为(220)伏,加热功率为(1100)瓦,搅拌功率为(880)瓦,求加热时通过电热丝的电流与电热丝的阻值。对于这道题,电流可以用(I =\frac{P}{U})来计算,要求的是加热时通过电热丝的电流,所以电流应该等于加热功率除以额定电压。而电阻则可以用(\frac{U^{2}}{P_{R}})的形式来计算。这是纯电阻电路,所以这样的公式都可以使用。

  师:再看第二问,求破壁机加热(9)分钟,电热丝产生的热量。

  电热丝产生的热量等于电流所做的功,所以(Q = W = 加热功率×时间 = 1100)瓦(×9×60)秒( = 594000)焦。

  师:第三问,假设破壁机电动机线圈的电阻为两欧,求搅拌(2)分钟电动机线圈产生的热量与电动机获得的机械能。电动机线圈产生的热量可以用(Q = I^{2}Rt)来计算。只是题目信息中,没给线圈通过的电流相关信息,这个电流应该怎样去求呢?由于它是一个非纯电阻电路,不可以用欧姆定律(I =\frac{U}{R})来计算,所以可以用(I =\frac{P_{M}}{U_{额}})来计算。通过搅拌功率(P_{M}= 880)瓦,除以额定电压(220)伏,求得通过电热丝的电流为(4)安。然后利用电热公式(Q = I^{2}Rt),可计算得电热为(3840)焦。电流通过电动机的线圈所做的功(W)可以用(P×t)来计算,( = 880)瓦(×2×60)秒( = 105600)焦,那么电动机获得的机械能则等于电流所做的功减去产生的电热,为(101760)焦。

  特别要注意的是,通过电动机的电流不等于电压除以电阻。如果用电压除以电阻来计算,会算得电流为(110)安,对非纯电阻电路来说,这个公式不适用。

  师:再看第四问,破壁机正常工作做一次豆浆总耗时(11)分钟,总共消耗多少电能呢?这时候要学会读图,下方有幅图给我们信息,其中前(3)分钟为加热状态,然后隔(1)分钟为搅拌状态,以此循环往复。所以(11)分钟当中一共有(9)分钟处于加热状态,有(2)分钟处于搅拌工作状态,那么消耗的总电能则可以分成两部分来分别计算。由于加热功率等于(1100)瓦,所以产生的电热可以用(1100)瓦(×9×60)秒来计算。而电动机工作的时间为(2)分钟,搅拌功率为(880)瓦,所以通过(880)瓦(×2×60)秒,可以计算得消耗电能转化为机械能的多少。将产生的电热和得到的机械能两部分相加,即为消耗的总电能。

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