电功率(动态电路)综合计算
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电功率之动态电路的分析和计算
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电功率之动态电路的分析
专题概述
有关电功率的动态电路的定性分析是河北省初中毕业生升学文化课考试物理部分常考的最后一道多项选择题,分值是3分.
解决动态电路类的问题的基本思路如下:
(1)若有实物图,应先根据实物图画出对应的电路图.
(2)结合电路图明确各电阻和小灯泡的串、并联关系.
(3)确定电路中电压表、电流表分别测哪个用电器的电压和电流,注意若电压表和电流表测的是定值电阻电压和电流时,则两表示数的比值是不变的;若测的是滑动变阻器的电压和电流时,则比值随滑动变阻器的阻值变化而变化.
(4)明确滑动变阻器滑片移动时阻值的变化,和开关闭合断开时电路的变化,根据串、并联U、I、R关系规律、欧姆定律以及电功率的公式进行分析、解答.。
学员姓名:年级:初三辅导科目:物理授课日期授课时段授课主题电功率之动态电路计算一、单选题1.如图甲所示,电源电压恒定,灯泡L标有“6V 3W”,R0为定值电阻。
闭合开关S,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,将滑动变阻器的滑片P由某一端点移动到某一位置过程中,U2与U1的变化关系如图乙所示,滑动变阻器的滑片P分别在上述端点、上述位置时消耗的电功率相等。
下列判断正确的是()A.电源电压12VB.滑动变阻器的最大阻值为28ΩC.R在上述端点时消耗的功率为7WD.电路允许消耗的最大功率为9.5W2.如图所示,电源电压恒为4.5V,电压表量程为“0~3V”,电流表量程为“0~0.6A”,滑动变阻器规格为“15Ω 2A”,小灯泡L标有“3.0V 1.5W”的字样(灯丝电阻不变)。
在电路安全的情况下,下列说法正确的是()①电流表示数的最小值为0.25A ①滑动变阻器阻值的变化范围为3~20Ω①小灯泡电功率的变化范围为0.375~1.5W ①电路消耗的最大电功率为3.375WA.①①B.①①C.①①D.①①3.如图所示,电源电压为6V且保持不变,R0=30Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电流表的量程为“00.6A”,小灯泡上标有“3V 1.5W”字样。
不考虑灯丝电阻变化,保证电路安全,闭合S,则()ΩΩA.S1、S2都断开,变阻器接入电路阻值范围是420B.S1、S2都断开,电路消耗最大功率是3.6WC.S1、S2都闭合,电路消耗的总功率最小值为2.4WD.S1、S2都闭合,滑动变阻器接入电路的最小阻值是15Ω4.创建生态文明城市需要我们共同关注环境。
我县某兴趣小组为了检测空气质量指数,设计了甲图所示的检测电路。
R为气敏电阻,其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示,已知电源电压6V保持不变,R0=10Ω,当电压表示数为4V时,下列说法错误..的是()A.通过R的电流为0.4A B.电阻R的电功率为1.6WC.此时空气质量指数为50 D.气敏电阻R的电阻为5Ω5.某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热,以增强人体舒适度。
动态电路中的电功率计算
动态电路是指电流和电压随时间变化的电路。
在动态电路中,电功率的计算相对复杂,需要考虑电流和电压随时间的变化情况。
首先,电功率的定义是电流乘以电压,即P=I*V。
在直流电路中,电流和电压都是恒定的,因此电功率也是恒定的。
但在动态电路中,电流和电压随时间变化,因此电功率也是随时间变化的。
计算动态电路中的电功率的方法有两种:瞬时功率和平均功率。
1.瞬时功率:瞬时功率是指其中一时刻的功率值。
在动态电路中,电流和电压都是时间的函数,因此瞬时功率可以表示为P(t)=I(t)*V(t)。
瞬时功率可以通过测量电流和电压并相乘得到。
2.平均功率:平均功率是在一定时间段内的功率平均值。
平均功率可以通过积分来计算。
对于一个时间段[t1,t2],平均功率可以表示为:P_avg = (1 / (t2 - t1)) * ∫[t1->t2] (I(t) * V(t))dt
其中,∫[t1->t2]表示从t1到t2的积分。
除了计算瞬时功率和平均功率,还可以计算最大功率和最小功率。
最大功率和最小功率是一些时间段内功率的最大值和最小值。
在计算电功率时,需要考虑动态电路的电流和电压之间的相位角差。
如果电流和电压是同相的(相位差为0),则功率是正的,表示由电源向电路传输能量。
如果电流和电压是异相的(相位差为180°),则功率是负的,表示电路向电源传输能量。
在实际应用中,动态电路中的电功率计算可以用来评估电路的性能、计算电路的发热情况、控制电路的负载等。
如何计算电路中的电功率电功率是描述电路中电能转化速度的物理量,它代表了单位时间内电路中电能的转化率。
计算电路中的电功率可以帮助我们了解电路工作的效率和能量消耗情况。
本文将介绍在不同情况下计算电路中电功率的方法。
一、直流电路中的电功率计算对于直流电路,电功率的计算非常简单,可以通过电压和电流的乘积得到。
在直流电路中,电流和电压保持不变,电功率也是恒定的。
公式:P = U × I其中,P表示电功率,U表示电压,I表示电流。
单位是瓦特(W)。
二、交流电路中的电功率计算交流电路中电压和电流的数值是随时间变化的,因此无法直接使用上述方法计算电功率。
在交流电路中,电功率的计算需要考虑电压和电流的相位关系。
1. 平均功率在交流电路中,我们通常关心的是平均功率,即电路在一个周期内的功率平均值。
公式:P = U rms × I rms × cosθ其中,P表示平均功率,U rms表示电压有效值,I rms表示电流有效值,θ表示电压和电流之间的相位差。
单位是瓦特(W)。
2. 有效值和相位差的测量为了计算交流电路中的电功率,我们首先需要测量电压和电流的有效值以及它们之间的相位差。
- 有效值(rms值):使用交流电压表和电流表可以测量电压和电流的有效值。
有效值是电压和电流的平方和的平方根。
- 相位差:可以使用示波器来测量电压和电流的波形,并通过观察波形的相对位置来确定相位差。
3. 功率三角形法功率三角形法是一种计算交流电路中功率的图解方法。
我们可以使用功率三角形法来计算电流、电压和功率的关系。
在功率三角形中,电压和电流是两条垂直的边,功率是斜边。
使用三角函数可以得到电力三角形中的各边之间的关系。
根据功率三角形法,我们可以得到以下公式来计算功率:公式:P = U r ms × I rms × cosθ其中,U rms表示电压有效值,I rms表示电流有效值,θ表示电压和电流之间的相位差。
中考物理动态电路中电功率计算解题方法研究前言:动态电路是中考物理中的一个重要部分,掌握电功率计算方法对于正确解答动态电路计算题目至关重要。
本文将详细介绍中考物理动态电路中的电功率计算解题方法,并提供例题分析,希望能对同学们的复习有所帮助。
一、动态电路中电功率的定义电功率是指单位时间内电能的消耗或转换率。
在动态电路中,电功率的计算公式为P=U×I,其中P表示电功率,U表示电压,I表示电流。
二、电功率计算公式的推导动态电路中,电压和电流一般都是随时间而变化的。
因此,我们需要通过对电路进行功率分析,从而得到电功率计算公式。
首先,我们可以根据欧姆定律,得到电路中某一时刻的电流和电压:I=U/R其中,R为电路中的电阻。
然后,我们根据功率的定义公式,得到电路中某一时刻的电功率:P=U×I=U^2/R综上所述,我们可以得到动态电路中电功率的计算公式:P(t)=U(t)×I(t)=U^2(t)/R三、电功率计算实例分析例1:如图所示,电路中的电源电压为12V,电阻为2Ω,求电路中电流、电阻、电功率的大小以及各自随时间的变化情况。
解:首先,根据欧姆定律,得到电路中电流I=U/R=12/2=6A。
电阻为2Ω,不随时间变化。
然后,根据电功率计算公式,得到电路中电功率P=U^2/R=12^2/2=72W。
得出电流为6A、电阻为2Ω、电功率为72W的结果之后,我们可以根据题目要求,画出各自随时间的变化情况的图表。
例2:如图所示,电路中的电源电压为10V,电阻为2Ω,求电路中电流、电阻、电功率的大小以及各自随时间的变化情况。
解:根据欧姆定律,得到电路中电流I=U/R=10/2=5A。
电阻为2Ω,不随时间变化。
由于电路中的两个电阻分别为2Ω和4Ω,因此,我们需要分别计算它们在电路中所消耗的电功率。
对于2Ω的电阻,根据电功率计算公式,得到消耗的电功率为P=U^2/R=10^2/2=50W。
对于4Ω的电阻,同样根据电功率计算公式,得到消耗的电功率为P=U^2/R=10^2/4=25W。
电功率三Part 1、动态电路中的电功率计算1、小安同学自制了一个卡通龙舟,她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。
她选用规格为“12V 6W”的红灯和“12V 12W”的绿灯及“24Ω 2A”的滑动变阻器等元件设计了如图电路。
当闭合开关S 、S 1、S 2,且滑动变阻器的滑片P 移至b 端时,两灯都正常发光(电源电压不变,不考虑灯丝电阻的变化)。
求:(1)两灯都正常发光时电流表的示数为多少?(2)该电路中最大电功率和最小电功率分别为多少?2、灯L 标有“6V 3W ”字样,滑动变阻器R 2的最大电阻为12Ω,R 1=12Ω,当开关S 1闭合,S 2、S 3断开,滑片P 滑至滑动变阻器a 端时,灯L 恰好正常发光。
试求: (1)电源电压是多少?(2)灯L 正常发光时的电流和电阻各是多少?(3)当S 1、S 2、S 3都闭合且滑动变阻器滑片P 滑到R 2中点时,电流表的示数和 此时电路消耗的总功率各是多少?3、如图所示的电路中,灯泡L 上标有“12V 9W”字样,滑动变阻器的最大阻值为R 1,电源电压保持不变。
当开关S 1、S 2、S 3都闭合时,灯泡L 正常发光,两电流表指针位置相同;当开关S 1、S 2断开,S 3闭合时,改变滑片P 的位置,使滑动变阻器连入电路的阻值分别为R 1和R1/4,在这两种情况下,滑动变阻器消耗的功率相等。
(灯泡电阻不随温度的变化而改变)求: (1)电源电压;(2)R 2的阻值;(3)电路在何种状态下消耗的功率最小,最小功率是多少?4、有一盏小灯泡,当它与5Ω电阻串联后接15V 电源上,灯恰好正常发光,这时灯的功率是10W .求:小灯泡正常发光时的电阻和小灯泡的额定电压的可能值.5、如图所示,电源电压为12V ,且保持不变,己知滑动变阻器R 3的最大阻值为20Ω,定值电阻R 1 = 10Ω,R 2= 15Ω,电流表的量程为0.6A 。
(l)S,S1闭合,S2断开时,要使电流表的示数最小,则滑动变阻器的滑片P应滑到何处?此时电压表的示数为多少? 10min内电流通过R1产生的热量是多少?(2)S、S2闭合,S1断开时,求电路允许消耗的最大功率。
电功率计算公式范文电功率是电流和电压产生的功率,用来衡量电能的消耗和转换效率。
计算电功率的公式如下:电功率(P)=电流(I)×电压(V)其中,电流单位为安培(A),电压单位为伏特(V),电功率单位为瓦特(W)。
电功率的计算公式可以从两个方面进行推导:电功率和电阻功率。
一、电功率=电流×电压推导:1.电流定义为单位时间内通过导线的电荷量,可以表示为:I=Q/Δt其中,Q表示通过导线的电荷量,Δt表示时间。
2.电压定义为电势差,可以表示为:V=W/q其中,W表示在电场中移动的电荷的势能,q表示电荷。
3.电势能可以表示为:W=Uq其中,U表示单位电荷的电势能。
4.综上所述,电压可以表示为:V=Uq/q=U5.将上述得到的电流和电压代入功率的定义中:P=I×V=(Q/Δt)×U6.将电荷量表示为电流乘以时间:P=(I×Δt)×U7.定义电功率为单位时间内的电能转换率,即:P=W/Δt8.将电能转换率表示为电流乘以电势能:P=(I×U)二、电阻功率推导:在电路中,常常存在电阻。
当电流通过电阻时,会产生热量消耗,这个热量叫做电阻功率。
根据欧姆定律,电阻功率可以表示为:P=I^2×R其中,R表示电阻值。
通过上述两种推导方式,计算出的电功率的数值是相同的。
根据具体的电路特性和测量需求,可以选择不同的计算公式进行计算。
电功率的计算公式非常重要,在电路分析和实际应用中起着至关重要的作用。
通过电功率的计算可以评估电路的效率、能耗和电能的利用效率,并对电路进行优化和改进。
同时,电功率的计算公式还可以用于电能表的研制和测量仪器的开发。
电功率的计算公式在电力工程、电子技术、能源管理等领域中都有广泛的应用。
专题强化六动态电路中的电功率的分析、图像和计算【题型归纳】题型一:动态电路电功率的分析1.(22·23下·合肥·三模)如图电源电压不变,闭合开关S,滑片P从中间向左移动的过程中,则()A表示数变小,A表示数不变B.V表示数变小,小灯泡变暗A.1A表示数的乘积变大D.V表示数与A表示数的比值变大C.V表示数与12.(22·23下·抚顺·模拟预测)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片向右滑动过程中,下列说法正确的是()A.电压表V示数变小B.小灯泡L的实际功率变大C.电压表V与电流表A2示数的比值变大D.A2和A1的示数差不变3.(22·23下·葫芦岛·二模)小明连接了如图所示的电路,闭合开关后在电路元件安全的范围内向右移动滑动变阻器的滑片,关于该过程,下列说法中正确的是()A.电流表A2的示数变小,灯泡的亮度变暗B.电流表A2的示数与电流表A1的示数之差变小C.整个电路的总功率变大D.电压表V的示数与电流表A2的示数的比值变大题型二:动态电路的最值问题4.(22·23下·呼伦贝尔·一模)如图甲所示电路中,电源电压恒定,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至灯正常发光的位置,电流表与两电压表示数变化关系图象如图乙所示,则下列说法不正确的是()A .电源电压为9VB .滑动变阻器的最大阻值为40ΩC .此过程中灯泡的最小功率为1.2WD .灯泡的额定功率为4.2W5.(22·23下·二模)如图甲所示,电源电压恒定不变,1R 为定值电阻,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”,滑动变阻器2R 上标有“120Ω 0.5A”。
在保证电路元件安全的情况下,小心移动滑片,2R 的电功率P 与电压表示数U 的部分关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )A .电压表的最小示数为6VB .滑动变阻器2R 的最小阻值为10ΩC .定值电阻1R 的最小功率为0.288WD .滑动变阻器2R 的电功率的最大变化量为1.8W6.(22·23下·大庆·三模)如图甲所示电路中,R 0为定值电阻,R 1为滑动变阻器。
(一)动态电路的概念在电路中,由于滑动变阻器滑片的移动、开关的开闭,敏感电阻阻值变化等,导致电路中电阻、电压、电流、电功率等发生重新分配,这种电路叫做动态电路。
动态电路中常考的问题有:电阻、电压、电流、电功率、电压与电流的比值(乘积)、用电器消耗的电能变化情况,小灯泡的亮度变化情况。
(二)串联电路动态电路分析➢滑片移动引起的动态电路分析(1)逻辑思路:注意:“先定后动”意思是先分析定值电阻的相关物理量的变化情况,在分析变化电阻的相关物理量的变化情况。
(2)电路图(3)串联电路动态电路分析过程:注意:①串联电路中也可依据串联分压原理,进行相关问题的分析与判断;①变化电阻消耗的电功率判断,属于不等式的极值问题,应通过不等式方式进行判断,方法如下:①对于定R IU=∆∆的理解,如图所示: 局部整体局部R 的变化R 总的变化、I 总的变化先定后动(U 、P 等)局部22222)(变变变变变变R RR R R U R R R U P ++=+=观察公式,得到:)2(12122222R R R R U R U R RR R P ++=++=变变变变变变因为 R R R R R R R 2222=⨯≥+变变变变当且仅当 时, 取得最大值变变R R R =2总P 即变R R =分析电路图可知,定值电阻两端电压增量(减量)等于变化电阻两端电压减量(增量),因为对于求解变化电阻两端电压变化量与电流变化量之比IU∆∆的问题,将变化电阻两端电压变化量等效于定值电阻两端电压变化量,因此得到定R IU=∆∆。
为什么变R IU≠∆∆。
在动态电路中,变化电阻或含有变化电阻的电路部分中,电压、电流和电阻均发生变化,不能只能直接用电压变化量与电流变化量相比等于某一状态下的变化电阻阻值,不满足比值定义法的条件(控制其中一个量不变)。
但对于电阻一定时,可用两端电压变化量和电流变化量比值表示定值电阻阻值大小。
总结:变化电阻或含有变化电阻的电路部分两端电压变化量等于其余定值电阻两端电压变化量,变化电阻或含有变化电阻的电路部分两端电压变化量与电流变化量之比等于与之串联的其余电阻阻值。
电功率综合计算电功率是指单位时间内电路中各元件消耗或释放的电能大小,是电路运行状态的重要指标之一、动态电路中的电功率计算比较复杂,需要综合考虑电流、电压和时间的变化。
一、直流电路的电功率计算在直流电路中,电功率可以通过欧姆定律来计算。
根据欧姆定律,电功率可以表示为P=I×V,其中P表示功率,I表示电流,V表示电压。
对于一个简单的直流电路,如果已知电阻为R,电流为I,电压为V,则电功率可以表示为P=I×V=I^2×R=V^2/R。
如果电流和电压是随时间发生变化的,那么可以通过对时间取平均值来计算电功率。
例如,如果已知电流为I(t),电压为V(t),则在时间间隔Δt内的平均功率可以表示为:P_avg = (1/Δt) ∫[I(t) × V(t)] dt二、交流电路的电功率计算在交流电路中,电压和电流是以正弦波形式随时间变化的。
为了准确计算电功率,需要考虑电流和电压之间的相位差。
对于一个交流电路,电压和电流的波形可以表示为:V(t) = Vm sin(ωt + θv)I(t) = Im sin(ωt + θi)其中,Vm表示电压峰值,Im表示电流峰值,ω表示角频率,θv和θi分别表示电压和电流的相位角。
交流电路中的电功率可以表示为:P(t)=V(t)×I(t)= (Vm sin(ωt + θv)) × (Im sin(ωt + θi))= (Vm Im/2) [cos(θv - θi) - cos(2ωt + θv + θi)]可以看出,交流电路的电功率是随时间变化的,包含了两个部分:平均功率和交流功率。
平均功率是指在一个周期内电路吸收或释放的平均电能大小;交流功率是指电路在一个周期内往返传输的电能大小。
为了计算交流电路的平均功率,需要对上式进行时间平均,即:P_avg = (1/T) ∫[P(t)] dt其中,T表示一个周期的时间。
三、电功率计算的实例分析假设有一个简单的直流电路,包含一个电阻为10Ω的电阻器,电流为5A,电压为50V。
电功率与电能的计算电力作为一种重要的能源形式,在现代社会中扮演着至关重要的角色。
为了更好地理解和应用电力,我们需要熟悉电功率和电能的计算方法。
本文将介绍电功率和电能的定义、计算公式以及实际应用。
一、电功率的定义与计算电功率是指在单位时间内电能转化的速度,通常用符号P表示,单位为瓦特(W)。
电功率的计算公式如下:P = VI其中,P表示功率,V表示电压,I表示电流。
以一个简单的电路为例,假设它的电压为10伏特,电流为2安培,那么该电路的功率可以通过如下计算得到:P = 10V × 2A = 20W因此,该电路的功率为20瓦特。
二、电能的定义与计算电能是指单位时间内电功率所转化的能量,通常用符号E表示,单位为瓦时(Wh)或千瓦时(kWh)。
电能的计算公式如下:E = Pt其中,E表示能量,P表示功率,t表示时间。
举个例子,如果一个电器功率为100瓦特,运行了5小时,那么它消耗的电能可以通过如下计算得到:E = 100W × 5h = 500Wh = 0.5kWh因此,该电器消耗了0.5千瓦时的电能。
三、电功率与电能的应用1. 家庭用电计费在家庭用电计费中,通常使用电能作为计费依据。
供电公司按照用户使用的电能数量来计算电费,也就是根据电表所记录的总电能消耗来确定费用。
2. 家用电器的选择和使用不同家用电器的功率不同,因此在购买和使用家用电器时,了解和比较各种电器的功率是很重要的。
一些高功率的电器可能会耗费大量的电能,从而增加家庭用电支出。
3. 可再生能源的应用对于可再生能源(如太阳能和风能),了解电功率和电能的计算可以帮助我们更好地利用和管理这些能源。
通过测量和计算,可以了解可再生能源的产出和使用情况,从而更好地规划和优化能源利用。
4. 工业生产中的电力需求在工业领域,电力需求通常较大。
了解电功率和电能的计算方法可以帮助工程师和技术人员评估和规划电力系统,确保系统能够满足工业生产的需求。
电功的综合计算电功是指电流通过导体时所做的功,计算电功需要考虑电压、电流和时间等因素。
电功的公式为:功=电压×电流×时间。
下面我们将从不同的角度来综合计算电功。
1.根据电压和电流计算电功:如果已知电压和电流值,直接将它们代入电功的公式中即可计算出电功。
例如,如果电压为12伏特(V),电流为5安培(A),时间为2秒(s),则电功为:功=12V×5A×2s=120焦耳(J)。
2.根据电阻和电流计算电功:根据欧姆定律,电压等于电阻与电流的乘积:电压=电流×电阻。
将电压代入电功的公式中,可以得到电功的计算公式为:功=(电流×电阻)×电流×时间。
例如,如果电流为3安培(A),电阻为4欧姆(Ω),时间为5秒(s),则电功为:功=(3A×4Ω)×3A×5s=180焦耳(J)。
3.根据功率和时间计算电功:功率是指单位时间内消耗和转换能量的速率,功率的计算公式为:功率=电功/时间。
将功率代入电功的公式中,可以得到电功的计算公式为:功=功率×时间。
例如,如果功率为100瓦特(W),时间为8秒(s),则电功为:功=100W×8s=800焦耳(J)。
4.根据电功和时间计算电能:电能是指电功的累积值,电能的计算公式为:电能=电功×时间。
例如,如果电功为200焦耳(J),时间为10秒(s),则电能为:电能=200J×10s=2000焦耳(J)。
5.根据电能和电路效率计算电功:电路效率是指输出功率和输入功率的比值,电路效率的计算公式为:电路效率=输出功率/输入功率。
将电路效率代入电功的计算公式中,可以得到电功的计算公式为:功=电能/(电路效率×时间)。
例如,如果电能为5000焦耳(J),电路效率为0.8,时间为6秒(s),则电功为:功=5000J/(0.8×6s)=1041.67焦耳(J)。
动态电路电功率的计算在动态电路中,电功率的计算需要考虑两个方面:电流和电压。
电流和电压是动态电路中重要的变量,通过它们可以计算电功率。
首先,考虑电流的功率计算。
电流的功率表示为P=VI,其中P表示功率,V表示电压,I表示电流。
电流和电压的关系可以用欧姆定律表示,即V=IR,其中R表示电阻。
将电压的表达式代入到功率的表达式中可得P=I²R。
其次,考虑电压的功率计算。
电压的功率表示为P=VI,其中P表示功率,V表示电压,I表示电流。
电流和电压的关系可以用欧姆定律表示,即I=V/R,其中R表示电阻。
将电流的表达式代入到功率的表达式中可得P=V²/R。
对于包含电感和电容的动态电路,功率计算需要考虑它们的响应特性和相互作用。
在电感元件中,电压和电流的相位差导致了功率的变化。
具体来说,电感元件会储存能量,并将其反馈到电路中。
因此,功率的计算需要考虑这种能量传输和变化。
在电容元件中,电压和电流的相位差也会导致功率的变化。
电容元件可以储存和释放能量,因此功率的计算需要考虑这种能量的转换和变化。
对于动态电路中的电力计算,可以使用瞬时功率的概念。
瞬时功率是指其中一时刻动态电路中的功率值。
通过对整个时间进行积分,可以得到电路中的平均功率。
总之,动态电路电功率的计算需要考虑电感和电容元件以及电流和电压之间的相互作用。
电功率的计算对于电动力学和电路分析至关重要,其可以帮助我们更好地理解和分析动态电路的行为和性能。
高中物理关于闭合电路欧姆定律的动态电路分析习题知识点总结一、部分电路欧姆定律电功和电功率(一 ) 部分电路欧姆定律1.电流(1) 电流的形成:电荷的定向移动就形成电流。
形成电流的条件是:①要有能自由移动的电荷;②导体两端存在电压。
(2) 电流强度:通过导体横截面的电量q 跟通过这些电量所用时间t 的比值,叫电流强度。
①电流强度的定义式为:l=q/t②电流强度的微观表达式为:I=nqSvn 为导体单位体积内的自由电荷数,q 是自由电荷电量,v 是自由电荷定向移动的速率,S是导体的横截面积。
(3)电流的方向:物理学中规定正电荷的定向移动方向为电流的方向,与负电荷定向移动方向相反。
在外电路中电流由高电势端流向低电势端,在电源内部由电源的负极流向正极。
2.电阻定律(1) 电阻:导体对电流的阻碍作用就叫电阻,数值上:R=U/I。
(2) 电阻定律:公式:R=ρL/S,式中的ρ为材料的电阻率,由导体的材料和温度决定。
纯金属的电阻率随温度的升高而增大,某些半导体材料的电阻率随温度的升高而减小,某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化。
(3) 半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,如锗、硅、砷化镓等。
半导体的特性:光敏特性、热敏特性和掺杂特性,可以分别用于制光敏电阻、热敏电阻及晶体管等。
(4) 超导体:有些物体在温度降低到绝对零度附近时。
电阻会突然减小到无法测量的程度,这种现象叫超导;发生超导现象的物体叫超导体,材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度T c。
3.部分电路欧姆定律内容:导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比。
公式:I=U/R适用范围:金属、电解液导电,但不适用于气体导电。
欧姆定律只适用于纯电阻电路,而不适用于非纯电阻电路。
伏安特性:描述导体的电压随电流怎样变化。
若U-I图线为过原点的直线,这样的元件叫线性元件;若u-i图线为曲线叫非线性元件。
(二)电功和电功率1.电功(1) 实质:电流做功实际上就是电场力对电荷做功,电流做功的过程就是电荷的电势能转化为其他形式能的过程。
中考电功率知识点
中考电功率知识点包括:
1. 电功率的定义:电流在1秒内所做的功叫电功率。
电功率是表示消耗电能的快慢的物理量。
符号为P,单位为瓦特(瓦,W),常用单位为千瓦(kW),1kW=103W。
2. 电功率的计算式:P=W/t,其中W代表电功,t代表通电时间。
另一种常用单位是P=UI,U代表电压,I代表电流。
此外,还有P=U2/R和
P=I2R等计算式。
3. 在串联电路和并联电路中,总功率等于各用电器电功率之和。
4. 串联电路中,各用电器的电功率与其电阻成正比,即P1/P2=R1/R2。
5. 并联电路中,各用电器的电功率与其电阻成反比,即P1/P2=R2/R1。
6. 额定功率:用电器在额定电压下的功率。
实际功率:用电器在实际电压下的功率。
7. 测小灯泡的实际功率:需要根据小灯泡的额定电压和额定功率,通过实验测量小灯泡的实际电压和电流,再根据电功率计算式计算实际功率。
以上就是中考电功率知识点的内容,考生可以根据自身实际情况进行针对性的复习。
电功率综合计算(动态电路)
学习目标
1、滑动变阻器滑片移动引起电路电阻变化,电路电功率也随之变化问题。
考查电功、电功率、电能表综合计算。
2、巩固串、并联电路规律,考查学科间综合列一元一次方程和二元一次方程组解题。
典例
1、(2013四川自贡)如图是某电器设备内的一部分电路,电源电压恒为12V,R1为定值电阻,R2为标有“100Ω0.5A”字样的滑动变阻器.R3为标有“3V 0.9W”字样的定值电阻.(1)当开关同时闭合时,电流表的示数为0.3A,求R1的阻值及这种情况下整个电路可能消耗的最小功率.
2、(2013重庆)生活中大多数电热器都有多个档位,学习了电功率知识后,小锐同学利用电压为6V的电源,两个阻值不同的定值电阻,设计了如图15所示的电路来探究电热器多档位的问题。
已知R1=10Ω,R2=30Ω,请计算:
(1)S1、S2断开,S3闭合时,电路中的电流是多少?
(2)S1断开,S2、S3闭合时,通电5min电路消耗的电能是多少?
(3)该电路的最大功率和最小功率之比是多少?
3、(2013年福州)小莉在实践活动中设计的模拟调光灯电路,如图19所示。
她选用的电源电压恒为12V,小灯泡上标有“6V 6W”、滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样。
若不考虑灯泡温度对电阻的影响,闭合开关s后。
问:(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少?
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时,电压表的示数以及电路消耗的总功率是多少?
(3)当滑动变阻器的滑片P移到a端时,会出现的情况是什么?
4、(2013泰安市)如图所示,电源电压恒定不变,电阻R1的阻值为5Ω,小灯泡上标有“12V 6W”字
S 2
S 1 S
R
R
R 2
S R 1
样,闭合开关S ,
(1)当开关S 1、S 2都闭合,滑动变阻器的滑片P 移到最右端时,电流表的读数为1.7A ,小灯泡恰能正常发光,求滑动变阻器的最大阻值。
(2)当开关S 1、S 2都断开,滑动变阻器的滑片P 在最右端,求电流表的读数和滑动变阻器消耗的电功率。
5、(2013襄阳市)如图所示的电路中,灯泡L 上标有“12V 9W”字样,滑动变阻器的最大阻值为R 1,电源电压保持不变。
当开关S 1、S 2、S 3都闭合时,灯泡L 正常发光,两电流表指针位置相同;当开关S 1、S 2断开,S 3闭合时,改变滑片P 的位置,使滑动变阻器连入电路的阻值分别为R 1和R1/4,在这两种情况下,滑动变阻器消耗的功率相等。
(灯泡电阻不随温度的变化而改变)求:
(1)电源电压;(2)R 2的阻值;(3)电路在何种状态下消耗的功率最小,最小功率是多少?
6、(2013兰州市))如图所示,变阻器R 2上标有“20Ω 1A ”的字样。
只
S 1
P
V A 1
a b
闭合开关S1,将变阻器滑片P移到中点时,电流表A1示数为0.2A,灯泡L的实际功率为0.8W;闭合开关S1、S2,将变阻器滑片P移到a端时,灯泡正常发光,电流表A1示数为0.4A,此时电压表示数是多少?电阻R1的阻值是多少?灯泡L的额定功率是多少?(不考虑温度对灯丝电阻的影响)
7、(2013青岛市).在如图所示的电路中,电源电压和各灯泡的阻值均保持不变。
电流表的量程为0--3A,灯泡L1的电阻R1=10Ω.请画出该题的各个等效电路图
(1)只闭合开关S1、S4时,电流表的示数为1A。
当将滑动变阻器滑片拨至中点处,再将S2闭合时,电流表的示数为1.5A,则在不损坏电流表的情况下,滑动变阻器可以消耗的最大功率与最小功率之比为多少?
(2)只闭合S3时,电路消耗的最大功率为P1;只闭合S4、S5时,电路消耗的最小功率为P2;只闭合S2、S3、S5时,电路消耗的最小功率为P3。
已知P1:P2:P3=42:35:30,
则R2. R3的限值各为多少?
1、解:当开关同时闭合时,R1、R2并联,电流表测R1支路的电流,
R1的阻值:R1=U/I1=12V/0.3A=40Ω,
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时整个电路消耗的最小功率,
R1消耗的电功率P1=UI1=12V×0.3A=3.6W,
R2消耗的最小为P2=U2/R2=(12V)2/100Ω=1.44W,
电路的总功率P=P1+P2=3.6W+1.44W=5.04W;
2.解:(1)当只闭合S3时,R1和R2串联在电路中
R串=R1+R2=10Ω+30Ω=40Ω
(2)当只断开S1时,只有R2接入电路中
(3)当R1和R2并联在电路中时,电路的总功率最大
当R1和R2串联在电路中时,电路的总功率最小
3
4
解:(1)当S闭合,S1、S2,滑动变阻器的滑片在中点时,电路由电阻R1、R2串联组成,
电路中的总电阻R=R1+R2/2=20Ω+40Ω/2=40Ω
电源电压:U=IR=0.3A ×40 Ω=12V
(2)电路中元件均为纯电阻用电器,由Q=I2Rt有Q=(U2/R)t可知,
只有当电路中电阻最小时,电路中产生的热量最多。
此时滑动变阻器的滑片应该滑到最左端,电路中只有电阻R1的,
则电路产生的最大热量:Q=(U2/R1)t=(12V)2×1×60s/20Ω=432J
(3)解:当开关S1、S2,滑动变阻器的滑片P移动到最右端时,电路中R1发生短路,电路是一个由灯L和滑动变阻器R2组成并联电路,最简化电路:
(4)在并联电路中,电流表测干路电流:I′=0.6A
通过滑动变阻器R2的电流:I2=U/ R2=12V/40 Ω=0.3A
通过灯泡的电流:I L= I ′- I2=0.9A-0.3A=0.6A
灯泡的电阻:R L=U/I L=12V/0.6A=20Ω
灯泡的额定功率:P=UI=U2/R L=(18V) 2/ 20Ω=16.2W
5
6.解:由题意可知:当闭合时在中点时:
滑动变阻器两端电压为
电源电压
即电压表示数为
当闭合.在点时
通过的电流为:
7解:(1)只闭合开关S1,S4时,等效电路图如图1所示:
根据欧姆定律可得,电源的电压:
U=U1=I1R1=1A×10Ω=10V;
当将滑动变阻器拨至中点时,再将S2闭合时,等效电路图如图2所示:
∵并联电路中各支路独立工作、互不影响,
∴此时通过灯泡L1的电流不变,
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
∴通过R4的电流:
I4=I-I1=1.5A-1A=1.5A,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴
1
2
R4=
U
I4
=
10V
0.5A
=20Ω,
滑动变阻器的最大阻值:
R4=2×20Ω=40Ω,
当滑片位于最右端时,滑动变阻器消耗的电功率最小,
P4min=
U2
R4
=
(10V)2
40Ω
=2.5W,
当电流表的示数为3A时,滑动变阻器消耗的电功率最大,
此时通过滑动变阻器的电流:
I4′=I′-I1=3A-1A=2A,
P4max=UI4′=10V×2A=20W,
∴
P4max
P4min
=
20W
2.5W
=
8
1
;
(2)只闭合S3且电路消耗的功率最大时,等效电路图如图3所示:
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴P1=
U2
R2+R3
------------------①
只闭合S4,S5且电路消耗的功率最小时,等效电路图如图4所示:
P2=
U2
R2+R4
------------------②
只闭合S2,S3,S5且电路消耗的功率最小时,等效电路图如图5所示:
P3=
U2
R3+R4
-----------------③
∵P1:P2:P3=42:35:30,
∴
P1
P2
=
R2+R4
R2+R3
=
42
35
=
6
5
,即5R4=R2+6R3----------④
P1
P3
=
R3+R4
R2+R3
=
42
30
=
7
5
,即5R4=7R2+2R3------------⑤
由④⑤两式可得:R2=20Ω,R3=30Ω.
答:(1)在不损坏电流表的情况下,滑动变阻器可以消耗的最大功率与最小功率之比为8:1;(2)R2和R3的阻值分别为20Ω、30Ω.。