电学计算公式梳理

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  【摘要】针对学生记忆和应用电学公式困难的情况,本文提出梳理公式的方法,首先要掌握两个最基本的公式,然后会推导所需要的公式,而不是死记硬背,让学生真正做到知道公式的来龙去脉,会根据已知量和待求量灵活选择合适的公式来解决问题。
  【关键词】电流 电压 电阻 电功率
  
  电学在整个初中阶段的学习中占有重要地位,在我市物理中考试题中,大约有三分之一多的题是电学题,每年都有一道电学计算题。
  学生在电学部分的学习中,学习了电路、电流、电压、电阻,掌握情况较好;学习了欧姆定律后,涉及到电流、电压、电阻的定量计算,又要结合串、并联电路的电流、电压关系进行有关计算,学生感觉到有些困难;学习了电功和电功率之后,学生感觉到更困难了,公式一大堆,连记住都很难,更别说用公式进行相关计算了。如何熟悉掌握电学的计算公式呢?下面谈谈我在教学中的体会和方法。
  初中的电学涉及五个物理量:电流I、电压U、电阻R、电功率P、电功W,由于W=Pt,电功率乘以通电时间即为电功,所以五个物理量可缩减为四个物理量,即电流I、电压U、电阻R、电功率P。电学计算实质就是I、U、R、P四个物理量之间的有关计算,最基本的公式就是两个:①欧姆定律公式I=,②电功率公式P=UI。为了方便进行公式推导,电功率公式结合欧姆定律可先推出P=UI==I2R(其中P==I2R适用于纯电阻电路)。有了①I=,②P=UI==I2R,我们可以来推导电学计算中的所有公式。
  推导公式,实际就是I、U、R、P四个物理量中已知任意两个量,求出另外两个量的过程,先从两个最基本公式中找出已知量和待求量的等量关系,然后求解出待求量。分六种情况推导:
  一、已知I、U,求R、P
  根据两个基本公式可得:R=,P=UI。得出的这两个公式就是伏安法测电阻和伏安法测电功率的实验原理。
  例1.一个标有“2.5V0.2A”的小灯泡,正常工作时的灯丝电阻和电功率分别是多少?
  解:R===12.5Ω,P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
   二、已知I、R,求U、P
  根据两个基本公式可得:U=IR,P=I2R。
  例2.有一个灯正常工作时,灯丝电阻是10Ω,通过灯丝的电流是0.3A。求该灯的额定电压和额定功率分别是多少?
  解:U=IR=0.3A×10Ω=3V,P=I2R=(0.3A)2×10Ω=0.9W
  三、已知I、P,求U、R
  根据两个基本公式可得:U=,R=。
  例3.一烤箱正常工作电流为5A,电功率为1kW,该烤箱的额定电压和电阻分别是多少?
  解:U===200V,R===40Ω
  四、已知U、R,求I、P
  根据两个基本公式可得:I=,P=。
  例4.一电热丝电阻为48.4Ω,接在220V的电源上,通过电热丝的电流是多少?1分钟它能放出多少热量?
  解:I===4.55A,W=Pt=t=×60s=60000J
  五、已知U、P,求I、R
  根据两个基本公式可得:I=,R=。这是经常用到的两个公式,用电器上的铭牌通常标出额定电压和额定功率,根据铭牌就可以求出该用电器正常工作时的电流和电阻。
  例5.一只灯泡,标有“220V40W”字样,则它的额定电流为多少?它的电阻是多少?它正常工作10分钟,消耗的电能是多少?
  解:I===0.18A,R===1210Ω,W=Pt=40W×10×60s=24000J
   六、已知R、P,求I、U
  根据两个基本公式可得:I=,U=。
  例6.一个正常工作时电阻是80Ω,额定功率为605W的电炉,接在照明电路中是否能正常工作?正常工作时的电流是多少?要它放出26400J的热量,通电时间是多少?
  解:U===220V,所以能正常工作。
   I===2.75A,t===43.6s
  (广东惠阳高级中学;516211)
  
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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王兰老师1951年秋到南京市兰家庄小学(现北京东路小学)任教,1955年调南京长江路小学至今。时光飞速流逝,王兰在小学教师的岗位上已快要60年了,而长江路小学则是她五十多年的教学生涯中最值得回忆与寄托的地方。直到现在,王兰老师每天上午都准时上班,学校从上世纪80年代起专门设立的“王兰办公室”也是从来没有中断过教学及教学研究工作。王兰的身影和当年一样,总是那么忙碌又充满着生机和活力。  王兰老师是伴