《九年级上册物理第十三章电功思维导图》
一、电功 (W)
1. 定义：电流所做的功。
2. 物理意义：电能转化为其他形式能量的量度。
3. 公式：
- W = UIt (普适公式)
- W = Pt (已知电功率)
- W = I²Rt (串联电路常用)
- W = U²/R * t (并联电路常用)
- W = Q (电热完全转化为内能时)
4. 单位：焦耳 (J) 1J = 1V·A·s
5. 测量：
- 实验原理：W = UIt，使用电压表和电流表测量U和I，使用秒表测量t。
- 方法：通过电压表测量导体两端电压，电流表测量通过导体的电流，秒表测量通电时间，代入公式W = UIt计算。
- 注意事项：确保电路连接正确，仪表量程选择合适，读数时视线垂直刻度。
6. 计算电功的注意事项：
- 明确电路连接方式（串联/并联）
- 选择合适的公式进行计算
- 单位统一 (电压V，电流A，时间s，电阻Ω，功率W)
- 注意实际功率和额定功率的区别
二、电功率 (P)
1. 定义：电流在单位时间内所做的功。
2. 物理意义：表示电流做功快慢的物理量。
3. 公式：
- P = W/t
- P = UI (普适公式)
- P = I²R (串联电路常用)
- P = U²/R (并联电路常用)
4. 单位：瓦特 (W) 1W = 1J/s = 1V·A
- 常用单位：千瓦 (kW) 1kW = 1000W
5. 额定功率和实际功率：
- 额定电压 (U额)：用电器正常工作时的电压。
- 额定功率 (P额)：用电器在额定电压下工作时的功率。
- 实际电压 (U实)：用电器实际工作时的电压。
- 实际功率 (P实)：用电器在实际电压下工作时的功率。
- 关系：P实/P额 = (U实/U额)² (电阻不变的情况下)
6. 影响电功率大小的因素：电压和电流。
7. 电功率的应用：
- 判断用电器的亮度：灯泡的亮度由实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。
- 估算用电器耗电量：通过电功率和使用时间可以估算用电器消耗的电能。
三、电热 (Q)
1. 定义：电流通过导体时产生的热量。
2. 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。
3. 公式：
- Q = I²Rt (焦耳定律)
- Q = W = UIt (电热完全转化为内能时)
- Q = cmΔt (吸收/放出的热量，c:比热容，m:质量，Δt:温度变化)
4. 单位：焦耳 (J)
5. 影响因素：电流大小、电阻大小、通电时间。
6. 应用：
- 电热器：利用电流的热效应来加热物体，如电饭锅、电暖器。
- 保护电路：保险丝利用电流的热效应在电流过大时熔断，保护电路。
7. 电热的利用和防止：
- 利用：电饭锅、电暖器、电熨斗等。
- 防止：家用电器外壳散热、电机散热、变压器散热。
四、测量小灯泡的电功率
1. 实验原理：P = UI
2. 实验器材：
- 电源 (电压合适的稳压电源)
- 小灯泡 (额定电压已知)
- 电压表
- 电流表
- 滑动变阻器
- 开关
- 导线若干
3. 实验步骤：
- 连接电路：按照电路图连接实物图，注意电流表和电压表的量程选择，滑动变阻器滑片置于阻值最大处。
- 检查电路：检查电路连接是否正确，确认无误后才能闭合开关。
- 调节滑动变阻器：闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压等于额定电压，记录电压表和电流表示数。
- 多次测量：改变滑动变阻器的阻值，使小灯泡两端电压略低于额定电压和略高于额定电压，分别记录电压表和电流表示数。
- 数据记录和处理：将测量数据记录在表格中，并计算出小灯泡在不同电压下的实际功率，求平均值。
4. 注意事项：
- 连接电路时，开关应断开。
- 滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处。
- 选择合适的电压表和电流表量程，避免损坏仪表。
- 读数时，视线应与刻度垂直。
- 避免长时间通电，防止小灯泡烧坏。
五、家庭电路用电
1. 家庭电路的组成：
- 进户线
- 电能表
- 总开关
- 保险装置
- 用电器
- 插座
- 控制开关
- 导线
2. 电能表：
- 作用：测量用户在一段时间内消耗的电能。
- 单位：千瓦时 (kW·h)，俗称“度”。 1kW·h = 3.6×10⁶J
- 参数：
- “220V”：表示电能表应该在220V的电路中使用。
- “10(20)A”：表示电能表的标定电流为10A，短时间允许通过的最大电流为20A。
- “600imp/kW·h”：表示每消耗1kW·h的电能，转盘转600圈。
- “50Hz”：表示电能表应在频率为50Hz的交流电路中使用。
3. 安全用电：
- 不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
- 不要在电线上晾晒衣服，不要用湿手触摸电器开关。
- 家用电器金属外壳要接地。
- 保险丝的选择要合适，不能用铜丝或铁丝代替。
- 发生触电事故时，应立即切断电源。
4. 电路故障分析：
- 短路：电路中某处直接用导线连接，导致电流过大，烧坏电路。
- 断路：电路中某处断开，导致电路不通，用电器无法工作。
- 常见故障的判断：通过观察熔丝是否熔断、用电器是否正常工作等来判断。
5. 家庭用电计算：
- 计算总电功率：P总 = P1 + P2 + P3 + ...
- 计算总电流：I总 = P总/U
- 计算总电能：W = Pt
六、思维导图总结
电功和电功率是电学的重要概念，掌握其定义、公式、单位以及应用是学习电学的基础。 理解额定功率和实际功率的区别，掌握测量电功率的方法，以及了解家庭电路的组成和安全用电知识，对于解决实际问题具有重要意义。 注意电热的利用和防止，以及焦耳定律的应用。 在解决电功和电功率相关问题时，要明确电路连接方式，选择合适的公式，并注意单位统一。