2021蘇科版九年級(jí)物理《第十五章 電功和電熱》知識(shí)梳理

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1、蘇科版九年級(jí)物理《第十五章 電功和電熱》知識(shí)梳理 蘇科版九年級(jí)物理《第十五章 電功和電熱》知識(shí)梳理 知識(shí)總結(jié)： 1．電功 A. 基本概念和公式 a ．定義：物理學(xué)中，當(dāng)電能轉(zhuǎn)化為其他形式能時(shí)，我們就說做了電功(俗稱電流做功)． b ．物理意義：電功是量度電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少的物理量． c ．計(jì)算公式： i ．普遍適用的公式： w=UIt =UΩ(Ω為電荷) ii ．僅適用于純電阻性電路的公式： Rt I W 2= t R U W 2 = 說明：把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的用電器叫做純電阻性用電器，如電爐、白熾燈等，連接純電阻性用電器的電路叫做純電阻性電路；把電能的絕

2、大部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的其他形式能的用電器叫做非純電阻性用電器，如電動(dòng)機(jī)、電鈴、充電器等，連接非純電阻性用電器的電路叫做非純電阻性電路． d ．單位： 在國際單位制中，電功的單位是焦耳(J)． 111J V A s V C =??=? 實(shí)用單位是千瓦時(shí)(kW 〃h)． J h kw 6106.31?=? B 電能表 用來測(cè)量電路消耗電能(即電功)的儀表叫做電能表． a ．主要技術(shù)參數(shù) i ．“電壓”表示電能表適用的額定電壓．額定電壓是指用電器或電學(xué)儀表正常工作時(shí)的電壓． ii ．“電流規(guī)格”表示電能表持續(xù)工作時(shí)的最大電流，括號(hào)里的數(shù)字表示允許在短時(shí)間內(nèi)通過電能表的最大電流． i

3、ii ．“每千瓦時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)”表示用電1 kW〃h 電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)．現(xiàn)在，電子式單相電能表已經(jīng)開始使用，其重要參數(shù)imp ／(kW〃h)表示用電l kW〃h 耗電指示燈閃爍的次數(shù)，如：6400 imp ／(kW ．h)． b ．用電能表測(cè)量電功 i ．直接測(cè)量：電能表計(jì)數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差． ii ．間接測(cè)量：先數(shù)出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)，再利用電功與轉(zhuǎn)數(shù)成正比計(jì)算電功． 2．電功率 A 基本概念和公式 a. 物理意義： 電功率是反映用電器消耗電能(即電流做功)快慢的物理量． b ．定義： 用電器單位時(shí)間里消耗的電能叫做電功率． c. 計(jì)算公式： i ．普遍適用的公式： .W

4、 p U I t == ii ．僅適用于純電阻性電路的公式： R I p 2= R U p 2 = d. 單位： 在S1中，電功率的基本單位是瓦特(W)，另外還有千瓦(kw)和毫瓦(mW)，換算關(guān)系為： W kw 3101= mW W 3 101= e.用電器的額定功率和實(shí)際功率 用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率，用電器在實(shí)際電壓下的功率叫做實(shí)際功率． 當(dāng)U 實(shí)=U 額時(shí)，P 實(shí)=P 額． 使用用電器時(shí)，加在其兩端的電壓一般不能超過額定電壓，否則會(huì)造成用電器實(shí)際功率超過額定功率，用電器會(huì)因?yàn)檫^熱而燒毀． 推論：對(duì)于純電阻性的用電器，若不考慮溫度對(duì)其電阻的影響，則 22()(

5、)1s s s e e e p U I p U == 用電器的銘牌上標(biāo)有額定電壓和額定功率． 燈泡的亮度取決于其實(shí)際功率的大小，實(shí)際功率越大，燈泡越亮． B ．用電能表測(cè)量用電器的電功率 a ．僅讓待測(cè)功率的用電器單獨(dú)工作，用電能表，測(cè)出電功w ，用秒表測(cè)出時(shí)問t ，則P=W/t ． b ．先后讓已知功率為P 0的用電器和待測(cè)功率的用電器工作相同的時(shí)間，分別數(shù)出電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)n 0和n ，由 00000,,w w P W n t P p p w n ===?=即 ?=00p n n p c ．先后讓已知功率為P 0的用電器和待測(cè)功率的用電器工作一段時(shí)間，使它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)間內(nèi)電能

6、表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)相同，用秒表分別測(cè)出它們工作的時(shí)間t 0和t ，由 000,t w p t p t p P t ===? 3．電熱 由于導(dǎo)體具有電阻，所以當(dāng)有電流通過時(shí)，導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)． A. 焦耳定律和公式 亂內(nèi)容：電流流過某段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，跟通過這段導(dǎo)體的電流的平方成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比． b ．公式： i ．普遍適用的公式： .12 Rt Q = ii ．僅適用于純電阻性電路的公式：UIt Q = t R U Q 2 = pt Q =(P 為電功率) c ．單位： 在國際單位制中，電熱的單位

7、是焦耳(J)． d ．電熱Ω與電功W 大小的關(guān)系： 對(duì)于純電阻性用電器Ω=W 對(duì)于非純電阻性用電器ΩB 電熱的利用和防止 a ．電熱器 利用電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，統(tǒng)稱為電熱器。如電爐、電烙鐵、電暖器、電熱毯、電熨斗、電水壺、“熱得快”、電飯煲、飲水機(jī)、電熱油汀等． i ．原理：電流的熱效應(yīng)． ii ．主要部件：發(fā)熱體和絕緣部分． 發(fā)熱體是用電阻率大、熔點(diǎn)高的合金絲制成的，它的作用是讓電流通過它時(shí)產(chǎn)生熱量，它繞在絕緣材料上，絕緣部分的作用是將發(fā)熱體與電熱器的外殼隔絕起來，防止漏電． iii ．優(yōu)點(diǎn)：電熱器具有清潔衛(wèi)生、沒有環(huán)境污染、熱效率高、且可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度等

8、優(yōu)點(diǎn)． 用電器長(zhǎng)期不用時(shí)，必須隔一段時(shí)間通一次電，以便其中含有電阻的元件通電發(fā)熱來驅(qū)除電器中的潮氣，以免元件發(fā)生銹蝕和霉變． b ．防止電熱造成危害 使用電器時(shí)，電流過大或通電時(shí)間過長(zhǎng)都可能造成危害，如燒壞電器、使導(dǎo)線絕緣皮老化引起火災(zāi)，且造成大量電能損失．防止電熱危害的主要措施是加快散熱，如在電器上設(shè)置散熱孔、散熱片或在發(fā)熱部分安裝電扇． 4．有關(guān)電功、電功率和電熱的若干推論 A. 若不考慮溫度對(duì)純電阻阻值的影響，則在不1同的狀態(tài)下，對(duì)于某一純電阻有： 22)1()(==I U U p P 在某一過程中，對(duì)于某一純電阻有： Ω=W=Pt(Ω為電熱) B ．在同一電路中，不論幾個(gè)

9、用電器以什么方式相連接：12n P p p p =+++ 12...n W W W W =+++ 12n Q Q Q Q =+++ 說明：在運(yùn)用電功、電功率、電熱的任何一個(gè)公式時(shí)，都要注意公式中各個(gè)量的同時(shí)性和對(duì)應(yīng)性，都要注意公式中各個(gè)量單位的統(tǒng)一． 5．安全用電 安全用電主要包括設(shè)備安全與人身安全兩方面． A. 家庭電路的組成和安裝 部分家庭電路圖： 由圖可知，家庭電路主要由進(jìn)入家庭的進(jìn)戶線(電源線)、電能表、閘刀開關(guān)、熔斷器、開關(guān)、插座、用電器等組成．考慮到用電安全，一般還接有地線． 安裝家庭電路的準(zhǔn)則——安全． a. 進(jìn)戶線 進(jìn)戶線由火線和零線構(gòu)成，

10、零線與大地之間沒有電壓，火線與零線之間的電壓為220 V ，火線和零線構(gòu)成家庭電路的電源． 常用測(cè)電筆來辨別火線和零線．用手接觸筆尾金屬體，筆尖接觸電線(或與電線連通的導(dǎo)體)，氖管發(fā)光，表明接觸的是火線，氖管不發(fā)光，表明接觸的是零線． b ．電能表 電能表是測(cè)量和記錄一段時(shí)間里消耗電能的儀表．選用原則是：電能表銘牌上的標(biāo)定電流應(yīng)等于或略大于所有家庭用電器的額定電流之和．電能表串聯(lián)在家庭電路的干路中。 c. 閘刀開關(guān) 家庭電路中安裝閘刀開關(guān)的作用是用來切斷電源，以便檢測(cè)電路，更換設(shè)備。 閘刀開關(guān)串聯(lián)在家庭電路的干路中，閘刀開關(guān)應(yīng)豎直安裝，且靜觸頭在上，動(dòng)觸頭在下，電源進(jìn)線應(yīng)接在靜觸頭

11、的接線柱上，這樣閘刀斷開時(shí)，閘刀與火線不相連，閘刀也不會(huì)因自重或受震動(dòng)等原因造成誤會(huì)。 d.熔斷器 i.熔絲的作用及物理特性 家庭電路用電時(shí)，如果在發(fā)生短路、過載、突發(fā)性過電壓（超過260V ）等異常情況時(shí)不及時(shí)斷開電路，干路中的電流就會(huì)超過安全值，產(chǎn)生的熱量就增多，電線的絕緣層就會(huì)燃燒起來釀成火災(zāi)，為了防患于未然，應(yīng)在干路中串聯(lián)熔絲，由于熔絲的電阻率大、熔點(diǎn)低，所以它能在干路中的電流超過安全值之前就自動(dòng)熔斷，從而保護(hù)電路。熔絲通常由鉛 （>>98％）銻（0.3~1.5％）合金制成。千萬不能用銅絲或鐵絲代替熔絲，因?yàn)殂~和鐵的電阻率較小，熔點(diǎn)較高，起不到保險(xiǎn)作用。 ii. 熔絲的規(guī)格及

12、選用原則 熔絲的規(guī)格常用其額定電流來表示，其選用原則是：熔絲的額定電流應(yīng)略大于或等于電路中的最大正常工作電流。計(jì)算電路中最大正常工作電流的方法有：n I I I I +++= 21；;z z p U I I U R ==?其中P Z 、R Z 為電路中的總功率、總電阻。此外還應(yīng)兼顧到熔絲的額定電流不能超過干路中的電線和電能表允許通過的最大電流值，這樣熔絲才能對(duì)整個(gè)電路起到保護(hù)作用。 iii.熔絲的安裝及等效處理 應(yīng)將熔絲串聯(lián)在干路中的火線上，零線上不接熔絲，因?yàn)槿绻诨鹁€和零線上各接一根熔絲，當(dāng)電路中的電流超過安全值之前，這兩根熔絲不一定同時(shí)熔斷，也不一定是火線上的 那根先熔斷，假如

13、是零線上的那根先熔斷，那么雖然整個(gè)電路斷路了，各個(gè)用電器停止工作了，但是各個(gè)用電器與火線仍然相連，此時(shí)人若誤認(rèn)為電路中沒電了而去檢修電路，則有可能發(fā)生觸電事故。此外，在準(zhǔn)備接大功率用電器的支路中，應(yīng)先在該支路中將一根熔絲直接接在火線上，再接該支路開關(guān)和大功率用電器，因?yàn)楦陕泛椭分械碾娏鞔烬X相依、息息相關(guān)，所以這樣才能保證該支路和干路的安全。 在將熔絲裝入熔斷器時(shí)，應(yīng)先將熔絲的兩端在螺絲釘上分別沿順時(shí)針方向纏繞一圈后再擰螺絲，這樣固定螺絲時(shí)，熔絲受到的摩擦力的方向與螺絲旋轉(zhuǎn)方向一致，熔絲的兩端就不會(huì)被擠出來，螺絲不宜擰的過緊，因?yàn)槿劢z的硬度小，擰的過緊，容易造成熔絲的局部截面變小，額定電流減

14、小，以致影響電路的正常工作，也不宜擰得過松，否則熔絲容易松脫而造成斷路，即使末松脫，也會(huì)造成接觸處的電阻增大，產(chǎn)生的熱量增多，熔絲的溫度升高加快而容易熔斷。 若一時(shí)沒有合適的熔絲，可用其他熔絲等效替代，如應(yīng)選用額定電流為7.5A的熔絲，則可將三根額定電流為2.5A的熔絲并聯(lián)后接入電路，也可將額定電流為10A的熔絲先用螺絲刀撳下一個(gè)恰當(dāng)?shù)那锌诤蠼尤腚娐贰? e. 自動(dòng)空氣開關(guān) 如果電路消耗的總功率在3kW以上，最好用自動(dòng)空氣開關(guān)替代閘刀開關(guān)和熔斷器，因?yàn)檫@種開關(guān)在電路中發(fā)生短路、過載和欠壓（電壓過低）等異常情況時(shí)都能自動(dòng)切斷電路（跳閘），且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷路的電流大小可以調(diào)節(jié)，分?jǐn)嗄芰^高，而熔斷

15、器對(duì)欠壓這種異常情況是無能為力的。電動(dòng)機(jī)以及由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的電器（如電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器等）在欠壓時(shí)，若電路不能及時(shí)斷開又不能啟動(dòng)，則消耗的電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，導(dǎo)致溫度驟升，極易燒壞電器，引起火災(zāi)。自動(dòng)空氣開關(guān)是利用電磁原理來保護(hù)電路的。 f. 漏電保護(hù)器 為防萬一，在家庭電路中的電能表和熔斷器后面，最好要接入漏電保護(hù)器，因?yàn)樗茉谝?guī)定條件下，當(dāng)被保護(hù)電路中的漏（觸）電值達(dá)到或超過預(yù)定值時(shí)，就自動(dòng)切斷電路（或發(fā)出報(bào)警信號(hào)）。 g. 支路開關(guān) 應(yīng)直接接在火線上，這樣該開關(guān)斷開時(shí)，它所控制的用電器就與火線脫離接觸。 h. 插座 插座的作用是接插用電器。 明插座應(yīng)高于地面1.8m，

16、這樣能防止小孩將手指伸進(jìn)插座的插孔內(nèi)造成觸電事故。 三眼插座應(yīng)接有地線，這樣人即使不慎碰到漏電的用電器的金屬外殼，也不會(huì)觸電，因?yàn)榻拥鼐€的電阻比人體電阻小得多，接地線對(duì)電流起旁路作用。 兩眼插座的正確接法：左零右火；三眼插座的正確接法是：左零右火中接地。 i. 白熾燈 白熾燈是利用電流的熱效應(yīng)工作的，當(dāng)電流通過燈絲時(shí)，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，當(dāng)燈絲溫度達(dá)到1700℃以上時(shí)，呈白熾狀態(tài)，發(fā)出的光呈白色。提高燈絲的溫度，可提高燈泡的發(fā)光效率． 燈泡的燈絲是用熔點(diǎn)高的鎢制成的，鎢在高溫下易與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鎢．對(duì)于小功率的燈泡一般抽成真空防止燈絲氧化；對(duì)于大功率的燈泡充入氮、氬等氣體

17、，既防止氧化，又可以阻礙燈絲在高溫下升華． 在燈頭線穿入燈頭后蓋后，應(yīng)先打一個(gè)保險(xiǎn)扣再安裝電燈，這樣燈頭線就不會(huì)在電燈拉力的作用下從螺釘上脫落． 火線只準(zhǔn)接進(jìn)螺口燈頭中間的金屬片上，螺旋套上只準(zhǔn)接零線上，這樣即使人不慎碰到通電的燈泡尾部裸露在外的螺旋部分也不會(huì)觸電． j．電視機(jī) 如使用室外天線，應(yīng)安裝避雷器或?qū)Ｓ媒拥鼐€，并在雷雨時(shí)停止使用電視機(jī). 因電路短路、超負(fù)荷運(yùn)行所引起的各類安全事故，人們并不感到陌生．各種用于防止電路短路、超負(fù)荷運(yùn)行的保護(hù)裝置(如熔斷器、空氣開關(guān)等)，已被廣泛應(yīng)用且行之有效．另外，對(duì)于因線路連接處接觸不良而引起的火災(zāi)和安全事故，也應(yīng)引起足夠的重視!隨著電氣化的

18、日益普及，一些重大火災(zāi)事故就是由于線路連接處接觸不良而造成的，教訓(xùn)十分深刻．當(dāng)線路連接處接觸不良時(shí)，會(huì)使該處的電阻變大，造成局部過熱．同時(shí)，接觸處的電阻又將隨溫度升高而增大．電阻越大，溫度越高，溫度越高又造成電阻越大，從而形成電熱的逐步積累和惡性循環(huán)，以致引發(fā)火災(zāi)． B. 防止觸電 a．觸電的產(chǎn)生 觸電是指一定強(qiáng)度的電流通過人體所引起的傷害事故．超過30 mA的電流通過人體就會(huì)有生命危險(xiǎn)．不高于36 V的電壓才是安全電壓． b．觸電的形式 低壓(不包括不高于36 V的安全電壓)引起的觸電有單線觸電和雙線觸電兩類．單線觸電是人體直接觸摸電源、火線或漏電的用電器等，使人體與地形成回路．雙

19、線觸電是人體的兩部分(如兩只手)分別接觸到火線與零線，使人與電網(wǎng)形成回路． 高壓(1 kv或1 kV以上的電壓)線路和高壓設(shè)備引起的觸電有高壓電弧觸電和跨步電壓觸電兩類．當(dāng)人體靠近高壓帶電體到一定距離時(shí)，高壓帶電體和人體之間就發(fā)生放電現(xiàn)象，電流流過人體造成高壓電弧觸電．高壓輸電線落在地面上，當(dāng)人走近斷頭時(shí)，兩腳站在離落地電線遠(yuǎn)近不同的位置上，兩腳之間就存在電壓，電流流過人體，造成跨步電壓觸電．c．觸電的防止 為了保證安全用電，除電器安裝要符合技術(shù)要求之外，還要做到：不接觸電壓高于36 V 的帶電體；不靠近高壓帶電體；不弄濕用電器；不損壞電氣設(shè)備中的絕緣體．高大建筑要安 裝避雷針，防止雷擊． d．觸電的急救 處理觸電事故的原則：切斷電源，注意自身安全．具體做法是：立即切斷電源，或者用一根絕緣棒將電線挑開，盡快使觸電者脫離電源，并立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)搶救(如進(jìn)行人工呼吸等)．在發(fā)生電火災(zāi)時(shí)，務(wù)必在切斷電源后，才能潑水救災(zāi)．在整個(gè)救護(hù)過程中，必須隨時(shí)注意自身保護(hù)，防止自己也觸電．