15.1 电能表与电功 2024-2025学年苏科版物理九年级下册

璀璨的灯光照亮了城市的夜空，这些灯光给人们带来光明，却在不断消耗电能，接下来我们将学习利用电能的相关问题。 第十五章 电功和电热 一、电能表与电功 一、电能表与电功 家用电器走进千家万户，用电器工作时消耗的电能是怎样计量的？ 电费清单上能记录的是这个家庭当月用电度数和电费多少。 供电部门是根据什么来计算电费的？ 一、电能表 1.用来测量电路消耗电能多少的仪表叫作电能表。 电能表有电子式和感应式两种。 表示到目前为止家庭电路中已消耗的电能780.3kW•h和6286.2kW•h 最后一位是小数点 电能计量单位 2.电能表主要技术参数 表示电能表适用的额定电压为220V 额定电压 “10A”表示基本电流，它是确定电能表有关特性的电流值 “40A”是电能表能满足准确测量要求，且能长期正常运行的最大电流值 电流规格 300 r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过300 圈 电能表常数 3200 imp/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h电能，电能表指示灯闪烁3200 次 电流频率 50Hz表示通过电能表的交流电的频率 3.用电能表记录电能 （1）长时间段内电能表前后两次读数之差，单位是kW•h或度。 4 2 6 7 8 1月底: 2月底: 4 3 7 4 4 2月份用电 W=______________ kw•h W1=__________kw•h 4267.8 W2=__________kw•h 4374.4 W2 -W1= 106.6 例1 （2）短时间内记录电能表指示灯闪烁次数或转盘转过的圈数n，读出电能表常数N，计算电路消耗的电能 W＝(n/N)（kw·h）＝(n/N)×3.6×106J。 例2.电能表表盘上标明1200r/kW·h，将某用电器单独接在该电能表上，当用电器工作了5分钟后，电能表的转盘转过60r，求该用电器消耗的电能？ 练一练 1.如图所示，对于该电能表面板上的一些参数的理解，下列说法错误的是（　　）A．“600r/（kW•h）”是指用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过600圈B．“220V”是指这个电能表应该在电压为220V的电路中使用C．“10（20）A”是指这个电能表平时工作允许通过的最大电流为20A D．此时电能表的示数为1207kW•h D 2.如图甲是小明家电能表的数据或信息。（1）小明关闭了家里的其他用电器，只让一个电炉正常工作6min后，观察电能表的铝盘转过了300圈，这个电炉6min消耗的电能是　 　kW•h；（2）若小明家的电能表上月尾的示数如图甲所示，本月尾的示数如图乙所示，按电费为0.61元/kW•h计算，小明家该月应交电费为　 　元。 0.1 122 电能转化为内能 图片引入 用电器消耗电能的过程，就是将电能转化为其他形式能的过程。 消耗电能的过程，就是电流做功的过程。 下列用电器工作时将电能分别转化为什么形式的能？ 电能转化为机械能和内能 电能转化为光能和内能 二.电功 （1）定义：电流所做的功叫电功；电功用W表示； （3）实质：电流做功的过程就是消耗电能的过程； 电流做了多少焦耳的功，电路中就消耗多少焦耳的电能； 电功的大小就等于多少焦耳。 （2）单位：电功的基本单位是焦耳（J）, 常用单位是千瓦时（kW•h）； 图片引入 同一规格的灯泡为什么亮暗程度不同呢？ 影响电功大小的因素有哪些？ 电功大小不同 电流通过灯泡，灯泡会发光，在一定时间内，电流做的功越多，灯泡就越亮。 影响电功大小的因素有哪些？ 活动：比较两个灯泡的亮暗 电功大小与电压、电流、通电时间有关 【 实验猜想】 【 实验方法】 控制变量法、转换法 用一定时间内灯泡的亮度反映电功的大小 【 实验器材】 电源、导线、开关、滑动变阻器、两个规格不同的灯泡、两个电流表、两个电压表 探究电功大小与电压的关系 点击视频 结论：在电流和通电时间相同时，电压越大的灯泡，电流做的功越多、灯泡越亮。 探究电功大小与电流的关系 点击视频 结论：在电压和通电时间相同时，电流大的灯泡， 电流做的功越多、灯泡越亮。 电功大小与通电时间的关系可以不通过实验专门探究： 依据事实：生活中同一家庭随用电时间越长，电能表示数越大，消耗的电能越多，电功就越大。 结论：在电压和电流相同时，通电时间越长，电流做 的功越多。 【 实验拓展】 1.两个实验中滑动变阻器的作用是什么？ 保护电路，改变灯泡两端的电压或灯泡中的电流，多次实验，总结普遍规律。 3.两个实验中都是通过 反映电功的大小。通过 反映电功与电压或电流的关系。（选填“电表示数”或“一定时间内灯泡亮度”） 2.第一个实验中如果是甲灯更亮，在第二实验中哪个灯更亮？ 第二个实验中乙灯更亮 一定时间内灯泡亮度 电表示数 （4）电功影响因素： 电功大小与加在用电器两端的电压、通过的电流和通电时间有关。 （5）电功计算公式： 电功=电压×电流×通电时间 W=UIt 计算时单位要统一：1焦=1伏•安•秒 1J=1V•A•s 电功1焦的物理意义是： 导体两端电压1伏，流过导体的电流1安，通电时间1秒，电流所做的功就是1J。 例3.电能表是测量用电器消耗电能的仪表，小华想验证他家电能表表盘上标注的每千瓦时的转数是否准确，于是，他将标有“220V 3A（正常工作的电压电流）”的用电器单独接入电路中，当该用电器正常工作5min后，电能表的转盘正好转了110r，求该电能表常数是多少r/（kW•h）？ 解：5min用电器消耗的电能为：W＝UIt＝220V×3A×5×60s＝1.98×105J＝0.055kW•h， 电能表常数为： N＝ 1.如图所示的用电器工作时主要将电能转化为机械能的是（　　） 练一练 C 2.在“比较两个灯泡的亮暗”活动中，同学们设计了如图所示的电路。现在利用此电路探究电流做功与哪些因素有关。下列有关说法中正确的是（　　） A．两个灯泡的电阻必须相等 B．将两个灯泡串联只是控制了电流相等 C．此电路可以研究电功与电压的关系 D．滑动变阻器只起到保护电路的作用 C 3.电流通过电动机做2000焦的功，即有　 　焦 的　 　能转化为　 　焦的　 　能和　 　能。 2000 电 机械 2000 内 4.如图所示为一充电宝，其输出电压和输入电压都是5V，电池容量为1000mAh，当用充电宝给手机充电时，充电宝是 　 　 （选填“电源”或“用电器）；当充电宝充满电时，储存了 　 　J的电能。 电源 18000 三.电功的计算 1.普适公式 W=UIt 适用于一切电学元件求电功 2.结合欧姆定律，电功的公式可以变形为： 适用于电能全部转化为内能的元件求电功，如电阻R 3.电路中电功的计算 类 型 R1和R2串联电路 R1和R2并联电路 整个电 路电功 R1的 电功 电功之比 注意点 W=UIt=U2t/（R1+R2）=I2（R1+R2）t W=UIt=U2t/R1+U2t/R2=I12R1t+I22R2t W1=U1It=U12t/R1 =I2R1t W1=UI1t=U2t/R1 =I12R1t W1:W2=U1:U2 =R1:R2 W1:W2=I1:I2 =R2:R1 必须是同一元件在同一时刻的物理量，物理量必须用国际单位（同物性、同时性、统一性） 例4.如图所示，电源电压U＝6V，电阻R1＝4Ω，R2＝6Ω．（1）当开关S闭合后，电流表示数为多少？（2）当开关S闭合后，电阻R1在10s内消耗的电能为多少？（3）若将两电阻并联后接入原电路，当开关S闭合后，电路在10s内消耗的总电能为多少？ 课堂小结 电能表与电功 测量电路消耗电能 电能表 技术参数 电功 定义：电流所做的功 影响因素：电压、电流、通电时间 公式：W=UIt、W=U2t/R、I2Rt 电路中电功计算：串联、并联电路 额定电压220V 、 电流规格10（40）A、频率50Hz 电能表常数 3200imp/（kW•h） 300r/（kW•h） 实质：电能转化其他形式能的过程 1.小吴家的电能表5月1日的读数如图甲，6月1日的读数如图乙，若电价为0.56元/度，则小吴家5月份的应交电费是（　　） A．30.08元 B．31.08元 C．300.8元 D．310.8元 B 课堂练习 2.关于电功，下列说法正确的是（　　）A．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能 B．电能只有转化为机械能才算电流做功 C．通过导体的电流越大，电流做的功一定越多 D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能 D 3.如图所示电路中，电源电压不变，只闭合开关S1，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S2，电流表示数变化了0.4A，则同时闭合S1、S2后，相同时间内R1、R2消耗的电能之比是（　　） A．3：4 B．4：3 C．7：3 D．4：7 A 4.现有两个定值电阻R1和R2（R1＞R2），按照如图所示的四种方式，分别接到电压恒为U的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是（　　） A．W甲＞W乙＞W丙＞W丁 B．W甲＞W丙＞W丁＞W乙 C．W丙＞W丁＞W乙＞W甲 D．W乙＞W丁＞W丙＞W甲 D 5.小刚同学在家中进行科学实践活动，他断开了家里的其它用电器，只让空调工作，此时电能表的表盘如图所示。他观察到5min内电能表的表盘转过300转，则空调消耗的电能是 　 　，此时表盘示数变为 　 　。 0.1kW•h 248.7kW•h 6.如图甲是某种检测空气质量指数仪器的简化电路图，R为气敏电阻，其阻值的倒数与空气质量指数的关系如图乙。电源电压恒为12V，R0＝5Ω当电压表示数为4V时，此时空气质量指数值为　 　 ，2min内R0消耗的电能是　 　 J。 25 384 7.利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系。（1）图中两只灯泡的连接方式是　 　联，它们工作时的电阻要　 　（选填“相同”或“不同”）。（2）小明正确操作，验证了实验的结论。支持该结论的实验现象是　 　。 并 不同 电流表示数较大的支路灯泡较亮 $$