第十三章 电能和电功率（知识清单）物理北师大版2024九年级全一册

第十三章 电能和电功率（知识清单） 目 录 第1节 电能和电功 2 ►知识点01 电能 2 ►知识点02 电功 2 ►知识点03 电能表 2 第2节 电功率 3 ►知识点01 电功率 3 ►知识点02 额定电压与额定功率 4 ►实验01 测量小灯泡的电功率 5 第3节 电流的热效应 5 ►知识点01 电流的热效应 5 ►知识点02 焦耳定律 6 ►知识点03 电热的利用与防止 6 ►实验01 探究影响电流热效应的因素 7 第4节 家庭电路 7 ►知识点01 家庭电路的组成 7 ►知识点02 熔丝 8 ►知识点03 插座与漏电保护器 9 ►知识点04 连接家庭电路 10 第5节 跨学科实践：安全用电科普行 10 ►知识点01 触电 10 ►知识点02 常见触电事故 11 ►知识点03 安全用电原则 11 ►知识点04 试电笔 12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 思维导图 第 1 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 第1节 电能和电功 ►知识点01 电能 1.电能的来源：水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能 2.电能的利用：用电器消耗 的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 ►知识点02 电功 1.定义：电流通过用电器做功的过程，电流做的功称为电功，电功用“ ”表示。 2.单位：焦耳，简称焦，符号J。 注意：电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。 3.影响电功大小的因素：电流做功的多少跟 的大小、 的高低和 有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越 。 4.电功的计算：计算式：W= ，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的 5.推导式：（1）结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； （2）结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。 （3）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成 ，； （4）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成 ， ►知识点03 电能表 电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的 读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的 ，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。 电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在 V的电路中使用； （2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为 A，该电能表工作时的电流不应超过 A； （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度= J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗 的电能，该电能表的转盘转过1500转 用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之 ，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。 第2节 电功率 ►知识点01 电功率 电功率 定义：电流做的 与完成这些功所用 的比叫作电功率。用符号“ ”表示 物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的 。电功率越 ，电流做功越快，电功率越 ，电流做功越慢 单位：在国际单位中，电功率单位是 ，简称瓦，符号是 ； 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW 电功率的计算 定义式： 。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s） 计算式：P= ，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率； 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A） 导出式：、。适用于 电路 对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化 可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大 电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：… 对于纯电阻并联电路来说， 无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率 ， 即： ►知识点02 额定电压与额定功率 1.额定电压和额定电功率的相关物理量 额定电压 用电器 时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示 额定功率 在 条件下用电器的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示 额定电流 在 条件下用电器的电流，常用I额表示 实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示 实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率 2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系 额定功率 实际功率 区别 概念 用电器在 下工作时的电功率 在 条件下用电器的电功率 是否变化 是 的，不随实际电压的变化而变化 的，不同的电压值，对应的实际功率不同 联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器 ； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实<U额时，I实<I额，则P实<P额，用电器不能正常工作。 3.额定功率与实际功率的计算 （1）纯电阻用电器，额定功率，用电器的实际功率。 （2）当用电器阻值不变时，由可推出。 （3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。 ►实验01 测量小灯泡的电功率 1.实验目的：测量小灯泡在不同电压下的实际功率，探究实际功率与亮度的关系； 2.实验原理： 3.实验电路图： 4.实验步骤： ①按电路图连接实物，开关断开，滑动变阻器滑片移至 处； ②闭合开关，移动滑片，使小灯泡两端电压为额定电压，记录电压、电流值，观察亮度； ③调节滑片，使电压低于、高于额定电压（略高，不超过1.2倍额定电压），分别记录数据，观察亮度。 5.滑动变阻器作用：调节小灯泡两端电压，保护电路 6.实验结论： （1）灯泡的亮度取决于灯泡 的大小，小灯泡实际电功率越 ，小灯泡越 ； （2）灯丝电阻随温度的升高而 ； （3）小灯泡的实际电功率有 个，额定功率只有 ； （4）当U实=U额时，P实=P额，小灯泡 ； （5）当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较 ； （6）当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较 。 第3节 电流的热效应 ►知识点01 电流的热效应 1.电流的热效应：电流通过导体时会产生 ，将电能转化为 ，这种现象叫作电流的热效应。 2.电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关：电流通过导体产生的热量跟导体的 、通过导体的 和 有关，导体电阻越 、通过导体的电流越 、通电时间越 ，产生的热量就越多。 ►知识点02 焦耳定律 焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比 计算公式 Q= （普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s 焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为 ，则有电流产生的热量（Q） 电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的 焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成 ，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成 ，即 ►知识点03 电热的利用与防止 1.电热的利用：电热器是利用电流的 效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是 ，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为 来工作的。 电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗 2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化为其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 散热风扇 散热孔 散热片 ►实验01 探究影响电流热效应的因素 提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？ 猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。 设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中 反映密闭空气温度的变化（ 法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。 分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的 、通过导体的 和 有关，导体电阻越 、通过导体的电流越 、通电时间越 ，产生的热量就越多。 第4节 家庭电路 ►知识点01 家庭电路的组成 基本组成 家庭电路主要由两根进户线、 、 、保险装置、用电器、导线等组成 图示 各部分作用及连接 进户线 连接户外供电电路的电线，通常有两根，分别是 和 电能表 电能表安装在进户线 ， 之前，用来度量住户某一段时间内所消耗的电能 总开关 安装在电能表 ，用以控制整个电路的通断 保险 装置 安装在总开关后的 上，起到保护电路的作用；常见的保险装置有熔丝和空气开关两种，当电路中 时，保险丝会熔断，空气开关会自动断开 用电器 利用电能工作的器件，工作时将电能转化为其他形式的能；在家庭电路中，常见的用电器有电灯、电冰箱、洗衣机、空调器等；各用电器并联在电路中 插座 包含双孔插座和三孔插座，主要用于给各用电器供电，要 在电路中 支路 开关 可以控制各支路的通断，安装时应串联在 与被控制的用电器之间 火线和零线 进户线的两条输电线中，一条叫做 ，另一条叫做 。火线与零线之间的电压是 V，零线在入户之前已经和大地相连，故零线与大地之间 ，火线与大地之间有 V的电压 ►知识点02 熔丝 作用 时，自动熔断，以保护用电器和人身安全 制作材料 一般为电阻较大、熔点较 的铅锑合金 原理 熔丝的电阻较大而熔点较 ，当电路中通过较大电流时，熔丝会产生较多的热量，使温度达到熔点自动熔断，从而切断电路，起到 作用 选用原则 熔丝的额定电流等于或稍大于电路正常工作时的电流 熔断原因 （1） ；（2）电路中发生 连接方式与安装 熔丝与被保护的电路 ，熔丝安装在 之后 注意事项 电路发生故障导致保险丝熔断时，首先应查清导致熔丝熔断的原因，在排除故障后才能恢复供电 若无特别的原因，更换保险丝时要注意替换成相同规格的熔丝 家庭电路中的熔丝 用铁丝、铜丝代替，因为铁丝、铜丝的熔点高，在电流过大时不易熔断，起不到保护电路的作用 ►知识点03 插座与漏电保护器 插座 分类：插座一般可分为 插座和 插座 作用：连接家用电器，给家用电器供电 安装方式： 在家庭电路中 接线方法（ ）： 三线插头与三孔插座：将三线插头插在三孔插座上，能把用电器的用电部分接入电路，也能把用电器的金属外壳与 连接起来。这样，当用电器的外壳与电源火线之间的绝缘层损坏而使外壳带电时，三线插头接外壳的插脚通过三孔插座的接地线将电流导入大地，这样就防止了因外壳带电而触电 漏电保护器 作用：目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛，市场上的漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别： （1）只具有漏电保护断电功能，使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合； （2）同时具有过载保护功能； （3）同时具有过载、短路保护功能； （4）同时具有短路保护功能； （5）同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能 使用安装：（1）漏电保护器安装在分支线路出口处，而漏电保护插座安装在每个用电电器端，属于末端安装。安装维修更方便； （2）漏电时区别：漏电保护器当线路漏电时，由于是分支线路出口处安装，终端故障会导致整个支路断电家里没有电，而漏电保护插座，当支路上电器或线中漏电时，只是单支线线路不通电，电器无法工作； （3）接线保护区别：漏电保护器只有火线保护，而漏电保护插座带有火线、零线保护； （4）低压配电系统中设漏电保护器是防止人身触电事故的有效措施之一，也是防止因漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。但安装漏电保护器后并不等于绝对安全，运行中仍应以预防为主，并应同时采取其他防止触电和电气设备损坏事故的技术措施 ►知识点04 连接家庭电路 连接顺序 电能表、总开关和保险装置三个组成部分的安装顺序 颠倒，且保护装置要串联接在 上 插座与用电器 庭电路中的插座、用电器等 在电路中 用电器与开关 用电器与控制用电器的开关 ，且开关要接在 和用电器之间（开关断开后用电器不带电，可防止触电） 插座 双孔插座，接线规则是“ ”；三孔插座，接线规则是“ ” 螺口灯泡 螺口灯泡的螺旋套接零线，顶端中心金属片接 （可预防换灯泡时碰到螺旋套触电） 第5节 跨学科实践：安全用电科普行 ►知识点01 触电 1. 定义：触电是一定大小的 通过人体所引起的伤害事故。触电电流大小由 和加在人体两端的 决定。 2.人体电阻 通常情况下 人体电阻约为 Ω 皮肤潮湿时 人体电阻降低到约 Ω 3.不同强度的电流对人体的伤害 通过人体的电流 人体的感觉或对人体造成的伤害 1mA左右 使人产生麻的感觉 8~10mA 人手很难摆脱带电体 超过10mA 使人感到剧痛，甚至神经麻痹，呼吸困难 达到100mA 3s就会使人窒息，心跳停止 4.安全电压 只有 的电压对人体才是安全的。我国家庭电路的电压是 V，工厂用的动力电压是 V，高压输电线路的电压高达10-500kV，这些都远远超出了安全电压，因此人一旦发生触电，就会有生命危险。 ►知识点02 常见触电事故 触电形式 家庭电路触电 单线触电 站在地上的人接触到火线，则电流流入人体，通过人体流入大地，造成触电事故，如果这时脚下踩着绝缘材料，就不会触电 双线触电 人站在绝缘体上，若一只手接触火线，另一只手接触零线，电流将由火线流经人体回到零线，造成触电事故 高压触电 高压电弧触电 高压带电体会在周围形成强大的电场，当人靠近高压带电体到一定距离时，高压的带电体和人体间发生放电现象，电流通过人体造成高压电弧触电 跨步电压触电 高压输电线掉落在地上，地面上和电线断头距离不同的各点间存在电压，当人两脚与电线断头的距离不等时，两脚之间存在相当高的电压，这时电流从一条腿流入，另一条腿流出，造成跨步电压触电 触电事故急救 处理原则 使触电的人迅速和电源脱离，同时注意自身安全 具体做法 一是 ，或者用一根绝缘棒将电线挑开，使触电者尽快脱离电源；二是尽力抢救；三是发生电气火灾时，务必在切断电源后再灭火 ►知识点03 安全用电原则 1.用电器的安装要求 （1）开关必须接在 上； （2）螺口灯泡的螺纹接在 上； （3）用电器 应接地； （4）在潮湿场所，应采用具有防护罩的插座，安全高度不低于1.5m； （5）更换灯泡或者插座、维修用电器前应 电源开关。 2.安全用电“四不”原则 （1）不 低压带电体； （2）不 高压带电体； （3）不 用电器； （4）不 绝缘层； 3.家庭电路中防止触电措施 （1）更换灯泡、搬动电器前应 电源开关； （2）保险设备、插座、导线、家用电器等达到寿命应及时更换； （3）不清楚物体是否带电时，先用 检测。 4.触电事故急救 （1）先 电源；或用绝缘体将电线挑开； （2）迅速使触电者与电源脱离，并及时进行抢救。 ►知识点04 试电笔 火线和零线的辨别（试电笔） 作用：辨别 、检测电气设备外壳 结构：常见的试电笔有钢笔式和螺丝刀式两种，其结构如下图所示。 工作原理：试电笔氖管中充有稀薄的氖气，两端是两个金属电极。使用试电笔时，人手按住 （或金属笔卡），当笔尖接触到火线时， 、 、 与 之间构成一个回路，有电流通过试电笔氖管，试电笔中的氖管发出红光 使用方法：手握试电笔，并与试电笔的 （金属笔卡）接触，试电笔的 接触被检测部位，氖管发光则是 。如图： 错误检测图解： 注意事项：在使用试电笔时，千万不能用手接触试电笔的笔尖，以免发生触电事故 第 1 页 共 12 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $第十三章 电能和电功率（知识清单） 目 录 第1节 电能和电功 2 ►知识点01 电能 2 ►知识点02 电功 2 ►知识点03 电能表 2 第2节 电功率 3 ►知识点01 电功率 3 ►知识点02 额定电压与额定功率 4 ►实验01 测量小灯泡的电功率 5 第3节 电流的热效应 5 ►知识点01 电流的热效应 5 ►知识点02 焦耳定律 6 ►知识点03 电热的利用与防止 6 ►实验01 探究影响电流热效应的因素 7 第4节 家庭电路 7 ►知识点01 家庭电路的组成 7 ►知识点02 熔丝 8 ►知识点03 插座与漏电保护器 9 ►知识点04 连接家庭电路 9 第5节 跨学科实践：安全用电科普行 10 ►知识点01 触电 10 ►知识点02 常见触电事故 10 ►知识点03 安全用电原则 11 ►知识点04 试电笔 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 思维导图 第 1 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 第1节 电能和电功 ►知识点01 电能 1.电能的来源：水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能 2.电能的利用：用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 ►知识点02 电功 1.定义：电流通过用电器做功的过程，电流做的功称为电功，电功用“W”表示。 2.单位：焦耳，简称焦，符号J。 注意：电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。 3.影响电功大小的因素：电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。 4.电功的计算：计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积 5.推导式：（1）结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； （2）结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。 （3）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，； （4）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比， ►知识点03 电能表 电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能 读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。 电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用； （2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A； （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转 用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。 第2节 电功率 ►知识点01 电功率 电功率 定义：电流做的功与完成这些功所用时间的比叫作电功率。用符号“ P ”表示 物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢 单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W； 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW 电功率的计算 定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s） 计算式：P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率； 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A） 导出式：、。适用于纯电阻电路 对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化 可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大 电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：… 对于纯电阻并联电路来说， 无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和， 即： ►知识点02 额定电压与额定功率 1.额定电压和额定电功率的相关物理量 额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示 额定功率 在额定电压条件下用电器的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示 额定电流 在额定电压条件下用电器的电流，常用I额表示 实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示 实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率 2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系 额定功率 实际功率 区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 在实际电压条件下用电器的电功率 是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同 联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实<U额时，I实<I额，则P实<P额，用电器不能正常工作。 3.额定功率与实际功率的计算 （1）纯电阻用电器，额定功率，用电器的实际功率。 （2）当用电器阻值不变时，由可推出。 （3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。 ►实验01 测量小灯泡的电功率 1.实验目的：测量小灯泡在不同电压下的实际功率，探究实际功率与亮度的关系； 2.实验原理：P=UI 3.实验电路图： 4.实验步骤： ①按电路图连接实物，开关断开，滑动变阻器滑片移至阻值最大处； ②闭合开关，移动滑片，使小灯泡两端电压为额定电压，记录电压、电流值，观察亮度； ③调节滑片，使电压低于、高于额定电压（略高，不超过1.2倍额定电压），分别记录数据，观察亮度。 5.滑动变阻器作用：调节小灯泡两端电压，保护电路 6.实验结论： （1）灯泡的亮度取决于灯泡实际电功率的大小，小灯泡实际电功率越大，小灯泡越亮； （2）灯丝电阻随温度的升高而增大； （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个； （4）当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光； （5）当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗； （6）当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 第3节 电流的热效应 ►知识点01 电流的热效应 1.电流的热效应：电流通过导体时会产生热量，将电能转化为内能，这种现象叫作电流的热效应。 2.电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关：电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 ►知识点02 焦耳定律 焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s 焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的 焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 ►知识点03 电热的利用与防止 1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。 电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗 2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化为其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 散热风扇 散热孔 散热片 ►实验01 探究影响电流热效应的因素 提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？ 猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。 设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。 分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 第4节 家庭电路 ►知识点01 家庭电路的组成 基本组成 家庭电路主要由两根进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等组成 图示 各部分作用及连接 进户线 连接户外供电电路的电线，通常有两根，分别是火线和零线 电能表 电能表安装在进户线之后，总开关之前，用来度量住户某一段时间内所消耗的电能 总开关 安装在电能表之后，用以控制整个电路的通断 保险 装置 安装在总开关后的火线上，起到保护电路的作用；常见的保险装置有熔丝和空气开关两种，当电路中电流过大时，保险丝会熔断，空气开关会自动断开 用电器 利用电能工作的器件，工作时将电能转化为其他形式的能；在家庭电路中，常见的用电器有电灯、电冰箱、洗衣机、空调器等；各用电器并联在电路中 插座 包含双孔插座和三孔插座，主要用于给各用电器供电，要并联在电路中 支路 开关 可以控制各支路的通断，安装时应串联在火线与被控制的用电器之间 火线和零线 进户线的两条输电线中，一条叫做火线，另一条叫做零线。火线与零线之间的电压是220V，零线在入户之前已经和大地相连，故零线与大地之间无电压，火线与大地之间有220V的电压 ►知识点02 熔丝 作用 电流过大时，自动熔断，以保护用电器和人身安全 制作材料 一般为电阻较大、熔点较低的铅锑合金 原理 熔丝的电阻较大而熔点较低，当电路中通过较大电流时，熔丝会产生较多的热量，使温度达到熔点自动熔断，从而切断电路，起到保护电路作用 选用原则 熔丝的额定电流等于或稍大于电路正常工作时的电流 熔断原因 （1）电路总功率过大；（2）电路中发生短路 连接方式与安装 熔丝与被保护的电路串联，熔丝安装在总开关之后 注意事项 电路发生故障导致保险丝熔断时，首先应查清导致熔丝熔断的原因，在排除故障后才能恢复供电 若无特别的原因，更换保险丝时要注意替换成相同规格的熔丝 家庭电路中的熔丝不能用铁丝、铜丝代替，因为铁丝、铜丝的熔点高，在电流过大时不易熔断，起不到保护电路的作用 ►知识点03 插座与漏电保护器 插座 分类：插座一般可分为双孔插座和三孔插座 作用：连接家用电器，给家用电器供电 安装方式：并联在家庭电路中 接线方法（左零右火上接地）： 三线插头与三孔插座：将三线插头插在三孔插座上，能把用电器的用电部分接入电路，也能把用电器的金属外壳与大地连接起来。这样，当用电器的外壳与电源火线之间的绝缘层损坏而使外壳带电时，三线插头接外壳的插脚通过三孔插座的接地线将电流导入大地，这样就防止了因外壳带电而触电 漏电保护器 作用：目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛，市场上的漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别： （1）只具有漏电保护断电功能，使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合； （2）同时具有过载保护功能； （3）同时具有过载、短路保护功能； （4）同时具有短路保护功能； （5）同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能 使用安装：（1）漏电保护器安装在分支线路出口处，而漏电保护插座安装在每个用电电器端，属于末端安装。安装维修更方便； （2）漏电时区别：漏电保护器当线路漏电时，由于是分支线路出口处安装，终端故障会导致整个支路断电家里没有电，而漏电保护插座，当支路上电器或线中漏电时，只是单支线线路不通电，电器无法工作； （3）接线保护区别：漏电保护器只有火线保护，而漏电保护插座带有火线、零线保护； （4）低压配电系统中设漏电保护器是防止人身触电事故的有效措施之一，也是防止因漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。但安装漏电保护器后并不等于绝对安全，运行中仍应以预防为主，并应同时采取其他防止触电和电气设备损坏事故的技术措施 ►知识点04 连接家庭电路 连接顺序 电能表、总开关和保险装置三个组成部分的安装顺序不能颠倒，且保护装置要串联接在火线上 插座与用电器 庭电路中的插座、用电器等并联在电路中 用电器与开关 用电器与控制用电器的开关串联，且开关要接在火线和用电器之间（开关断开后用电器不带电，可防止触电） 插座 双孔插座，接线规则是“左零右火”；三孔插座，接线规则是“左零右火上接地” 螺口灯泡 螺口灯泡的螺旋套接零线，顶端中心金属片接火线（可预防换灯泡时碰到螺旋套触电） 第5节 跨学科实践：安全用电科普行 ►知识点01 触电 1. 定义：触电是一定大小的电流通过人体所引起的伤害事故。触电电流大小由人体电阻和加在人体两端的电压决定。 2.人体电阻 通常情况下 人体电阻约为104~105Ω 皮肤潮湿时 人体电阻降低到约103Ω 3.不同强度的电流对人体的伤害 通过人体的电流 人体的感觉或对人体造成的伤害 1mA左右 使人产生麻的感觉 8~10mA 人手很难摆脱带电体 超过10mA 使人感到剧痛，甚至神经麻痹，呼吸困难 达到100mA 3s就会使人窒息，心跳停止 4.安全电压 只有不高于36V的电压对人体才是安全的。我国家庭电路的电压是220V，工厂用的动力电压是380V，高压输电线路的电压高达10-500kV，这些都远远超出了安全电压，因此人一旦发生触电，就会有生命危险。 ►知识点02 常见触电事故 触电形式 家庭电路触电 单线触电 站在地上的人接触到火线，则电流流入人体，通过人体流入大地，造成触电事故，如果这时脚下踩着绝缘材料，就不会触电 双线触电 人站在绝缘体上，若一只手接触火线，另一只手接触零线，电流将由火线流经人体回到零线，造成触电事故 高压触电 高压电弧触电 高压带电体会在周围形成强大的电场，当人靠近高压带电体到一定距离时，高压的带电体和人体间发生放电现象，电流通过人体造成高压电弧触电 跨步电压触电 高压输电线掉落在地上，地面上和电线断头距离不同的各点间存在电压，当人两脚与电线断头的距离不等时，两脚之间存在相当高的电压，这时电流从一条腿流入，另一条腿流出，造成跨步电压触电 触电事故急救 处理原则 使触电的人迅速和电源脱离，同时注意自身安全 具体做法 一是切断电源，或者用一根绝缘棒将电线挑开，使触电者尽快脱离电源；二是尽力抢救；三是发生电气火灾时，务必在切断电源后再灭火 ►知识点03 安全用电原则 1.用电器的安装要求 （1）开关必须接在火线上； （2）螺口灯泡的螺纹接在零线上； （3）用电器金属外壳应接地； （4）在潮湿场所，应采用具有防护罩的插座，安全高度不低于1.5m； （5）更换灯泡或者插座、维修用电器前应断开电源开关。 2.安全用电“四不”原则 （1）不接触低压带电体； （2）不靠近高压带电体； （3）不弄湿用电器； （4）不损坏绝缘层； 3.家庭电路中防止触电措施 （1）更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关； （2）保险设备、插座、导线、家用电器等达到寿命应及时更换； （3）不清楚物体是否带电时，先用试电笔检测。 4.触电事故急救 （1）先切断电源；或用绝缘体将电线挑开； （2）迅速使触电者与电源脱离，并及时进行抢救。 ►知识点04 试电笔 火线和零线的辨别（试电笔） 作用：辨别火线和零线、检测电气设备外壳是否带电 结构：常见的试电笔有钢笔式和螺丝刀式两种，其结构如下图所示。 工作原理：试电笔氖管中充有稀薄的氖气，两端是两个金属电极。使用试电笔时，人手按住笔尾金属体（或金属笔卡），当笔尖接触到火线时，火线、试电笔、人体与大地之间构成一个回路，有电流通过试电笔氖管，试电笔中的氖管发出红光 使用方法：手握试电笔，并与试电笔的笔尾金属体（金属笔卡）接触，试电笔的笔尖接触被检测部位，氖管发光则是火线。如图： 错误检测图解： 注意事项：在使用试电笔时，千万不能用手接触试电笔的笔尖，以免发生触电事故 第 1 页 共 12 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $