试比较小灯泡电功率,实际电流是额定电流一般时的电功率P1,实际电压是额定电压一般时的电功率P2,二者的大小关系。
同学们比较熟悉的是进行代数运算,即通过公式推导,得到大小关系,具体的推导方式如下图:
可以看出公式推导的特点就是:推导过程清晰,但较为繁琐,不直观。
图像法(更加直观,推荐)
对于这种灯丝,阻值随温度的升高而变大,它的I-U图像是一条曲线,且靠近U坐标轴。我们在坐标轴上可以任取一点作为U额,对应的图像上点的纵坐标即为I额。
此时两条虚线和坐标轴组成了一个矩形。矩形的面积为长×宽,即I额×U额。显然,矩形的面积即为灯泡的额定电功率的大小。
接下来我们可以在坐标轴上选取二分之一I额,选取二分之一U额,并找到分别对应的电功率,显然也是利用面积表示,通过面积的大小,我们可以直观的观察到电压为二分之一U额时,电功率更大一些。(红色阴影的面积)
利用图像我们还可以计算
问题二
电压变化量与电流变化量乘积同电功率的变化量比较。
例如:定值电阻和滑动变阻串联的情况,移动滑片,电阻减小(当然也可以电阻增大),定值电阻两端的电压变化量与电流变化量乘积与其电功率的变化量,哪个更大。
利用公式推导,式子很简单,只需要比较
△U×△I 与 (U+△U)×(I+△I)-UI
二者大小关系。但依然是不直观。
我们利用图像法,可以很清晰看到在图像中,电压变化量与电流变化量乘积是红色区域面积。其电功率的变化量是红色区域加上两块黑色矩形的面积。更加直观易懂。
问题三
对于滑动变阻器与小灯泡串联的情况下,如何绘制小灯泡的P-U图像,是一个常考点,也是电功率的难点。
比如:
此时我们需要借助数学上的函数相关知识,纵轴是因变量,相当于y,横轴为自变量,相当于x。列出表达式后,确定相互的关系,基本就是三种:正比关系,一次函数关系。反比关系。然后确定图像。
观察本题电路图,我们发现电压表与滑动变阻器并联,即测量滑动变阻器的分压,电路的总功率P=U电源×I
具体推导过程如下:
| D |
| 试题分析: R 2 的阻值最大时,电压表V 2 的示数最大;当R 2 减小时,电压表V 2 的示数减小,最后R 2 的阻值变为0,电压表被短路,示数为0,所以甲直线是“U 2 -I”图像,乙直线是“U 1 -I”。滑动变阻器的阻值从最大变到最小时,可等效成下图两个电路:在图1中,U 1 =2V,U 2 =4V,∴U=U 1 +U 2 =6V,I=0.2A,R 1 = ,所以A、B错。R 2 = ,所以C错。当滑片在中点时,R 2 =10 ,R=R 1 +R 2 =10 +10 =20 ,I= ,所以D正确。
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