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谈利用“等值法”求作电功、电功率问题
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谈利用“等值法”求作电功、电功率问题
作者:佚名    资源来源:网络    点击数:    更新时间:2005-7-28

物理学习中的解题方法多种多样,诸如“假设法”、“不等式法”、“比值法”、“函数图像法”等等,但最根本的还是“等值法”。因此,用等值法来解物理问题较为重要,现举几例以飨  读者。

一、利用电压值相等关系求解:

例1,把“24V,12W”的灯泡接入12V的电源上,设灯丝的电阻不变,则此灯的电功率是多少?

分析:(1)变化因素:灯泡两端的实际电压为其额定电压的一半。

(2)不变因素:灯泡先后接入电压不同的电路中,但灯丝电阻不变(忽略温度影响)。

(3)等值关系为:U /P额= U /P实(R=U2/P)

     代入数据:242/12=122/P实,P实=3(W)

    说明:(1)此时P实=3W指的是实际电功率,而不是额定电功率。(2)额定电功率值只有一个(12W),实际电功率值为无数个(随灯泡两端电压的变化而变化)。

二、利用电流值相等关系求解:

例2,一个额定电功率为9W的灯丝与4 的电阻串联后接在电压为12V的电路中,灯泡能正常发光,求灯泡的额定电压和电阻各是多少。

    分析:(1)电路如图1,灯泡能正常发光,表明灯泡在额定电压下工作。

         (2)灯泡与电阻串联,表明接上电路后通过两者的电流相等。显然,这里有I灯=I阻,于是:


   P额/U额=(12-U额)/R; 9/U额=(12-U额)/4

  故有:U -12U额+36=0, U额=6(V)

        R=U /P额=62/9=4( )

三、利用电压值相等求解:

例3,如图2电路中,当开关S合到a处时电压表示数为4V,电流表示数为0.5A,灯泡正常发光;当开关S合到b处时,电压表示数为6.4V,电流表示数为0.4A,设电源电压U不变。


   求:(1)灯泡L的额定功率。

(2)开关S合到b处时灯泡L的实际功率。

  分析:(1)S合到a处时,L,R1串联,IL=I1=0.5A。

           U1=4V,此时灯泡在额定电压下工作。

(2)S合到b处时,L,R2串联,IL=I2=0.4A

   U2=6.4V

   故:S接a时,U=0.5RL+4,(U=UL+U1)

S接b时,U=0.4RL+6.4,(U=U +U2)

由于电源电压不变,故0.5RL+4=0.4RL+6.4,RL=24
所以,P额=I ·RL=0.52×24=6(W)

      P实=I ·RL=0.42×24=3.84(W)

四、利用电功率值相同求解:

例4:灯L1标有“6V,6W字样,灯L2标有“6V,1.5W”的字样,将它们分别接在6V的电源上,要求:两灯的亮度一样,问应在哪一盏灯上串联一个多大的电阻?

分析:(1)不变因素:电源电压相等。

     (2)两灯亮度一样,说明L1,L2的实际功率一样。

     (3)因灯L1的阻值R1小于灯L2的阻值R2。所以,欲使两灯的实际功率一样,必须将一个合适的电阻R与R1串联(限流)。如图3(a)所示,这里:L灯的灯丝电阻为:R1=U /P1额=62/6=6 。


通过L1的电流为;I=U/(R1+R)=6/(6+R),因P1=P2

所以[6/(6+R)2]·R1=P2,(P1=I2·R1)。代入数据得:

[6/(6+R)2]×6=1.5;R=6

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