名师辅导 牢记“三注意” 熟练计算电功率
山东省邹平县第一中学 李进
在初中物理中,电功率的常用计算公式及推导公式有、、、。在实际应用时,同学们常常感觉太复杂,难以把握。如果注意以下三点,其实并不难。
一、注意“二同性”
根据已知条件的不同,计算电功率所采用的公式也不同。无论用哪个公式计算,一定要注意公式中的各个物理量都必须是同一段电路、在同一状态的量,即公式中各物理量是和电路、状态一一对应的(不同电路、不同状态的物理量不能代入同一公式),这就是“二同性”。
例1 两个灯泡分别标有“6V 1.2W”和“12V 6W”的字样,如果把两个灯泡串联起来接入电路,为不损坏灯泡,该电路两端电压最高不能超过( )
A.9.4V B.10.8V C.18V D.27V
解析 有些同学认为两灯串联,其额定电压之和为18V,所以该电路两端最高电压不超过18V,误选C。
造成这种错误的原因就是没有搞清“二同性”。两灯的额定电压是在不同的电路上正常工作时的电压。串联在同一电路中使用,它们两端的电压不能保证都是额定电压。
由可求得两灯的额定电流分别为:;。 两灯串联而又不损坏灯泡,其最大电流不能超过0.2A,这时“6V 1.2W”的灯两端电压为6V,而“12V 6W”的灯两端电压却不是12V。 由得,“12V 6W”的灯电阻为,其两端的实际电压为,因而该电路两端电压最多不超过,选项B正确。 二、注意“二不变” 一般计算中,无论电路中电流(或电路结构)怎样变化,其电源的电压不变,定值电阻或灯泡的阻值不变,这就是“二不变”。 例2 如图所示电路,电源电压不变,灯上标有“6V 3W”字样,当开关S1闭合,S2断开,变阻器R的滑片P移到a端时,电压表的示数为2.4V,电流表的示数为0.3A,求: (1)求阻器R的最大阻值及灯泡的实际功率。 (2)当开关S1和S2都闭合,变阻器R的滑片P移到b端时,电路消耗的总功率。 解析 (1)由,得灯的电阻为(注意这个值默认为不变)。 当S1闭合,S2断开,变阻器滑片P在a端时,R与灯L串联,为最大。 灯的实际功率为: (2)当S1和S2都闭合,变阻器滑片P在b端时R与L并联,其并联阻值为: 又由(1)问题得电源电压:, 所以总功率 三、注意和的使用条件 由得出电功率与电阻成正比,由又得出电功率与电阻成反比,这都是有条件制约的。前者是在电流一定的条件下才成立的,后者是在电压一定的条件下才成立的。由于串联电路中电流处处相等,一般用分析串联电路中两电阻的功率;并联电路两端电压相等,一般用分析并联电路中两电阻的功率。 例3 一只标有“PZ220V-40W”和一只标有“PZ220V-100W”的灯泡,若:(1)把它们并联在220V的电源上,哪盏灯亮些?(2)把它们串联在220V的电源上,哪盏灯亮些? 解析 (1)当两灯并联在220V的电源上,由于均满足额定电压,所以实际功率均等于额定功率,“PZ220V-100W”的灯功率大,要亮些。 (2)当两灯串联后接入220V的电源上时,有些同学由于受定向思维的影响,总以为额定功率大的灯要亮些,这样的想法是错误的。 两灯的电阻分别为:,, 两灯串联,电流相同,因而由知,“PZ220V-40W”的灯亮些,即串联在一起的用电器电阻值大的功率大。