导图社区 九年级下册物理： 电功和电热思维导图
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九年级下册物理： 电功和电热思维导图
苏科版9下物理，第15章：电功和电热，详细知识点梳理，包含：①电能表和电功②电功率③电热器 电流的热效应④家庭电路与安全用电等相关知识，使用其他版本教材的同学也可以正常使用。
编辑于2023-12-18 09:26:52- 电功和电热
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九年级下册物理： 电功和电热思维导图
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第十五章 电功与电热
电能表与电功
电能表
电能
说明
电能是一种能源，这种能源可以让各种用电器工作
可以由太阳能、风能、水能等各种形式的能转化而来，是“二次能源”
一次能源，即天然能源
符号
W
单位与换算
单位
国际单位
焦耳
J
常用单位
kW▪h
千瓦时（俗称“度”）
换算
1kW▪h在数值上等于功率为1KW的用电器工作1h所消耗的电能
电能表
作用
用来测量电路消耗电能多少的仪表叫电能表
电能表连接在用户所有用电器之前，可以显示所有用电器工作时所消耗的电能，也就是电流所做的功
种类
常用的电能表有电子式和感应式两种
电能表的技术参数及含义
“220V”
电能表适用的额定电压
“额定电压”是指用电器或电学仪表正常工作时的电压
“10（20）A”
表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A
“50HZ”表示这个电能表应在频率为50Hz的交流电路中使用
感应式电能表常数“3000r/(kW▪h)”
表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW▪h的电能，电能表上的转盘转过3000转
电子式电能表常数一般为“n imp/(kW▪h)”
表示每消耗1kW▪h的电能，电能表指示灯闪烁n次
用电能表测量电能的方法
测量较大的电能时，用刻度盘读数
电能表前后两次读数之差，就是这段时间内消耗的电能
最后一位数字表示小数点后第一位
电能表表盘读数是电能表开始使用以来所测电路消耗的总电能
家里一个月消耗的电能，应为电能表月末示数与月初示数之差
测量较小的电能时，用转盘转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算消耗的电能
转盘每转消耗电能为
电功
概念
电流所做的功叫电功
使用用电器，电流通过用电器做功，把电能转化成我们需要的能量
电流做功的过程，实质上就是电能转化为其他形式能的过程
电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能
实验探究：影响电流做功多少的因素
探究电流做功与电压的关系
实物连接图
电路图
现象
电流相同，通电时间相同时，两端电压较高的灯泡较亮
分析
L1、L2组成的是串联电路，故通过L1、L2的电流是相同的，通电时间也是相同的，电流做的功不同是因为电压不同
结论
电流做功跟用电器两端电压的高低有关.在电流和通电时间相同时，加在用电器两端的电压越高，电流做功越多
探究电流做功与电流的关系
实物连接图
电路图
现象
电压相同，通电时间相同时，通过的电流较大的灯泡较亮
分析
L1、L2组成的是并联电路，故L1、L2两端的电压是相同的，通电时间也是相同的，电流做的功不同是因为电流不同
实验中，应选择两个不同阻值的灯泡进行探究
结论
电流做功跟通过用电器的电流的大小有关.在电压和通电时间相同时，通过用电器的电流越大，电流做功越多
根据经验可知，在电流、电压相同的情况下，通电时间越长，电流做的功越多.
转换法
电流做功的多少用眼睛无法直接观察，但电流做功时将电能转化成了灯泡的光能和内能，从而使灯泡发光，而灯泡的亮暗程度的变化我们可以用眼睛直接观察，这样应用转换法就解决了电流做功多少无法直接观察的难题
控制变量法
电流做功的多少与电压、电流和通电时间三个因素有关，在研究一个物理量与多个因素之间的关系时，一般采用控制变量法，即只让其中一个因素发生变化，而控制其他因素不变，观察物理量随这一因素变化时自身会有怎样的改变，从而一一探究出物理量与这些影响因素的关系.例如研究电功与电流的关系，我们可以控制电压和通电时间相同，只改变电流大小.
在相同时间内电流做的功越多，灯泡就越亮.因此，可以根据灯泡的亮暗程度，比较相同时间内电流做功的多少，这是转换法的应用
但是有时候灯泡的亮度差别较小，肉眼无法辨别，也就无法判断通过灯泡的电流或者加在灯泡两端电压的大小，此时就要用电流表或者电压表进行精确测量.
根据猜想，影响电功的因素可能有三个:电压、电流和通电时间，所以我们要应用控制变量法探究每一个因素对电功的影响.我们要选择两个规格不同的灯泡进行实验，将两个灯泡串联，是为了保证电流和通电时间相同，电压不同，探究电功与电压的关系;将两个灯泡并联，是为了保证电压和通电时间相同，电流不同，探究电功与电流的关系
探究归纳
电功大小与加在用电器两端的电压、通过用电器的电流和通电时间有关，电流、电压越大，通电时间越长，电流做功越多
进一步的研究表明:电功大小与用电器两端的电压成正比，与通过用电器的电流成正比，与用电器通电时间成正比.公式表示为W=UIt.
电功的计算公式及测量
公式
W=UIt
U
用电器两端的电压
单位：V
I
通过用电器的电流
单位：A
t
通电时间
单位：s
适合于任何用电器或电路
应用公式过程中应注意
电路的同一性
W、U、I、t必须是同一个导体上的四个物理量
电路的同时性
W、U、I、t必须是同一导体同一时刻的四个物理量
单位的统一性
W、U、I、t的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不符合以上单位，不经换算代入公式计算就会出现错误
推导公式
只适用于纯电阻用电器或电路
纯电阻电路
指用电器流过该电路时，电能全部转化为内能
若电能只有一部分转化成内能，这样的电路被称为非纯电阻电路，在此电路中，不能用导出式计算电功，例如含电动机的电路
单位
在国际单位制中电功的单位和电能的单位相同
国际单位
焦耳
J
1J=1V·A·s
常用单位
千瓦时（度）
kW▪h
串、并联电路中电功的特点
串联电路
电功
并联电路
电功
串、并联电路中总功等于各用电器做功之和
串、并联电路中电功分配关系
串联电路
电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比
并联电路
电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比
测量电功（用电器消耗电能）大小的方法
由电功公式设计实验测量
可以用电压表、电流表以及停表分别测量出电压值、电流值和通电时间，根据电功定义式W=UIt计算
用电能表测量
①读数法
用户在某一段时间内所消耗的电能，就是这段时间始、末电能表计数器两次所显示数字之差
②计算法
由电能表常数Nr/ (kW ·h)(N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则可计算出胡这段时间消耗的电能
电功率
电功率
比较电流做功的快慢
生活中观察电能表转盘的转动情况时会发现:转盘有时转得快，有时转得慢.电能表转盘转动快慢不同，表示用电器消耗电能的快慢不同，即电流做功的快慢不同
实验探究：电流做功的快慢
实验过程
分别把电暖器的调温旋钮调在高温挡位和低温挡位，观察电能表转盘转动的快慢
实验现象
电暖器处于高温挡位工作时，电能表转盘转得快
电暖器处于低温挡位工作时，电能表转盘转得慢
现象分析
电能表转盘转动得快，说明接入的用电器消耗电能快，即电流做功快
电能表转盘转动得慢，说明接入的用电器消耗电能慢，即电流做功慢
通过电能表转盘转动的快慢来比较电流做功的快慢，这里用到了转换法
探究归纳
电流做功是有快慢之分的
比较电流做功快慢的三种方法
类比
与比较物体运动快慢相似
方法
①
相同时间比较电流做功的多少
相同时间内电流做的功越多，表示电流做功越快
②
做相同的功比较所用时间的长短
做相同的功，所用时间越短，表示电流做功越快
③
比较单位时间内做功的多少
如果做功的多少以及所用的时间都不相等，则我们可以换算出单位时间内电流所做的功，单位时间内电流做的功越多，表示电流做功越快
在物理中，我们通常采用第一种方法，即相同时间内比较电流做功的多少
在力学中，用功率描述力做功的快慢，在电学中，用电功率描述电流做功的快慢
物理意义
电功率是描述电流做功快慢的物理量
P
电功率大的用电器说明它消耗电能快或电流做功快
定义
电流所做的功与做功所用时间的比叫做电功率
比值定义法
计算公式
定义式
W
电流所做的功（消耗的电能）
单位
焦耳（J）
t
做功所用的时间
单位
秒（s）
P
用电器的电功率
单位
瓦特（W）
基本公式
W=UIt
P
电功率
单位
W
U
某段电路两端的电压
单位
V
I
通过这段电路中的电流
单位
A
适用于任何形式的电路
该公式仅仅是电功率的计算式，不能认为电功率与用电器两端的电压成正比，与通过用电器的电流成反比
推导式
U=IR
P=UI
P=UI
因为欧姆定律只适用于纯电阻电路，而对非纯电阻电路则不适用，所以推导出的两个公式也只适用于纯电阻电路，对于非纯电阻电路不适用
纯电阻电路中，对同一用电器而言，它在不同电压下的功率比
等于它相应的电压的平方比
等于通过它的电流的平方比
电能全部转化为内能的，就属于纯电阻元件
电能不仅转化为内能，更主要的是转化为其他形式的能，就属于非纯电阻元件
串联电路中
由于电流相等，通常用公式P=I²R讨论用电器的工作状态
并联电路中
由于电压相等，通常用公式P=U²/R讨论用电器的工作状态
单位
国际单位
瓦特，简称瓦
W
1J=1W▪1S
常用单位
千瓦：kW
毫瓦：mW
换算关系
1kW=1000W
1W=1000mW
"电功率"实用规律汇总
①
电路（包括串联电路和并联电路）中所有用电器的总功率等于各用电器的电功率之和
②
在串联电路中，各用电器的电功率之比等于它们两端的电压之比，也等于它们的电阻之比
③
在并联电路中，各用电器的电功率之比等于它们电流之比，也等于它们的电阻的倒数之比
用电器的额定功率
额定电压和额定功率
额定电压
用电器正常工作时的电压
用电器上标明的电压值就是额定电压
表示
额定电流
用电器在额定电压下正常工作时的电流
用电器上标明的电流值就是额定电流
表示
额定功率
用电器在额定电压下正常工作时的电功率
用电器上标明的功率值就是额定功率
表示
常见用电器的额定功率
计算器
手电筒
0.5W
日光灯
40W
电视
100W
电脑
200W
电吹风
500W
空调、电饭锅、热水壶
1000W
实际电压和实际功率
实际电压
用电器实际工作时的电压
它可能与额定电压相等，也可能不等
表示
实际功率
用电器在实际电压下工作时的电功率
它可能与额定功率相等，也可能不等
表示
灯泡的亮度取决于实际功率的大小
实际功率相等，则灯泡的亮度相同
实际功率与额定功率的关系
对同一用电器而言
对于额定电压相同的两个用电器
串联在同一电路中时
实际功率之比等于它们的额定功率的反比
额定电压相同、额定功率不同的用电器，额定功率越大，电阻越小；反之，额定功率越小，电阻越大
额定功率与实际功率的区别和联系
只有当实际电压=额定电压时，用电器才能正常工作
测量小灯泡电功率
伏安法测小灯泡的电功率
实验原理
P=UI
用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测通过小灯泡的电流，代入公式P=UI计算功率，在额定电压下测出的功率就是额定功率，这种方法称为伏安法，是一种间接测量的方法
实验器材
电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干
①电源电压应高于小灯泡的额定电压.例如，测额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池(3V)串联作为电源
②电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡的额定工作电流
③滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定工作电流，滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻值差不多，以使调节效果明显
④滑动变阻器的作用有两个
a.保护电路
b.控制灯泡两端电压
实验电路图
由于需要多次改变小灯泡两端的电压，所以要使用滑动变阻器来调节，此电路图还可以用来测量小灯泡的电阻
实验步骤
①按设计的电路图连接实物电路，并设计实验记录表格
②检查电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，此时注意观察电压表的示数，当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时，停止滑动，并记下电流表的示数，代入公式P=UI，算出小灯泡的额定功率
③调节滑动变阻器的滑片P，使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI，算出小灯泡此时的实际功率
④调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压约为额定电压的4/5，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI，算出小灯泡此时的实际功率
⑤整理实验器材
①开始连接电路时，要使开关断开，闭合开关前，要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处
②开始实验前，要检查电路并试触.实验结束，要先断开开关，拆开与电源相连的导线，再整理实验器材
③根据串联分压原理进行判断，准确熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、额定电压的1.2倍和额定电压的4/5三种条件下发光.尤其在做第二次实验时，需小心调节滑动变阻器，以免因实际电压超过额定电压太多而烧坏小灯泡
实验记录表格
所加电压不同，同一个小灯泡的电功率就不同，因而不能取电功率的平均值作为小灯泡的额定功率，必须计算额定电压下的功率，作为额定功率
实验结论
当实际电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光
当实际电压大于额定电压时，实际功率大于额定功率，小灯泡很亮，发光不正常
当实际电压小于额定电压时，实际功率小于额定功率，小灯泡很暗，发光不正常
注意事项
连接电路的过程中，开关应该是断开的
滑动变阻器
应“一上一下”连接，滑动变阻器允许通过的最大电流应大于小灯泡的正常工作电流
闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到最大阻值处
电源电压应该稍大于灯泡的额定电压
灯泡两端的实际电压不能超过灯泡额定电压的1.2倍，否则会烧坏灯泡
伏安法测小灯泡电功率故障的分析及排除
闭合开关后，小灯泡虽亮，但两表指针却反向偏转
故障分析
两电表的“+”“-”接线柱接反了，可能损坏电表
排除方法
将连接电表的两根导线对调或将电池的正负极对调即可
电压表、电流表指针偏转角度过小(或超过最大刻度)
故障分析
①电压表、电流表选择量程过大(或小)
②电源电压太低(或高)
排除方法
重新选择量程;调换电源;检查电路
无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表或电压表的示数均无变化
故障分析
①同时连接了滑动变阻器金属杆两端接线柱，此时电路中电流过大，有烧坏小灯泡的危险
②同时连接了滑动变阻器下面两接线柱，使滑动变阻器变成了定值电阻
排除方法
滑动变阻器的接线柱应采用“一上一下”接法
闭合开关，小灯泡不亮，两表无示数
故障分析
电路中存在断路
排除方法
检查电路
闭合开关，电流表有示数，电压表无示数
故障分析
①电压表损坏
②小灯泡被短路
排除方法
更换电压表，检查电路
小灯泡较亮，电压表示数低于额定电压或小灯泡较暗，电压表示数高于额定电压
故障分析
电压表接错，没有与小灯泡并联，而与滑动变阻器并联了
排除方法
将电压表并联在小灯泡的两端
闭合开关后，小灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表指针却偏转很大
故障分析
①灯丝断了
②电流表、电压表的位置相互调换了，电压表直接测电源电压了
排除方法
①更换小灯泡
②将两表位置对调
闭合开关之前，小灯泡已亮，电流表和电压表的指针也正常偏转，而闭合开关后，小灯泡反而熄灭，两电表指针不偏转
故障分析
将开关错误地并联在电源两端.开关闭合前，电路为通路，所以小灯泡及两电表都正常工作.开关闭合后，电源被短路，所以小灯泡熄灭、两电表指针不偏转.这种错误会烧坏电源，实验时，应避免这种错误
排除方法
将开关串联在电路上
闭合开关瞬间，小灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻线处，电压表仍有示数
故障分析
小灯泡两端的实际电压超过了它的额定电压，所以小灯泡会发出强光，但灯丝很快被烧断，故电流表指针就马上回到了零刻线处，而电压表两端仍与电源连通，所以电压表仍有示数.在连接滑动变阻器时，没有将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大的一端，此时滑动变阻器接入电路中的阻值太小，分担的电压也太小，所以造成了小灯泡两端的电压过高而被烧坏
排除方法
闭合开关之前，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的一端
闭合开关时，小灯泡不亮，但电流表、电压表均有较小的示数，这是正常现象.原因是滑动变阻器连入电路中的阻值较大，小灯泡的实际功率过小而不亮，只要调节滑动变阻器就能使小灯泡发光
用电能表、钟表测电功率
实验原理
在家中，没有电压表和电流表时，我们可以利用家中电能表测出某用电器消耗的电能W，并用钟表测出消耗这些电能所用的时间t，代入电功率公式P=W/t ，计算出该用电器的电功率
实验器材
电能表、钟表
实验过程
①关闭家中其他用电器，只让被测用电器单独工作
②眼睛观察电能表转盘，记录一段时间内的转数n
③观察转盘同时开始计时，记录电能表转盘转n圈所用的时间t
④根据电能表上的参数Nr/ (kW ·h)算出转n圈消耗的电能
⑤由P=W/t算出该用电器的电功率
实验结论
滑动变阻器消耗电功率的极值讨论
定值电阻R1与滑动变阻器R2串联在电路中，滑动变阻器的最大阻值R2大于定值电阻的阻值R1
滑动变阻器消耗的电功率
当
滑动变阻器消耗的电功率最大，最大阻值为
电路隐含比例式的分析与计算
除电流外，其余物理量与电阻成正比
除电压外，其余物理量与电阻成反比
同一用电器（电阻不变）在不同电路中
特殊方法测小灯泡的额定功率
解读
在测量小灯泡额定功率的实验中，若电压表或电流表损坏，可以利用等效思维设计实验电路，即利用电压表和一个已知阻值的定值电阻代替电流表，利用电流表和一个已知阻值的定值电阻代替电压表，仍可以测出小灯泡的额定功率
伏阻法
①
已知量
小灯泡的额定电压
定值电阻的阻值
实验电路图
主要实验步骤
②
已知量
小灯泡的额定电流
定值电阻的阻值
实验电路图
主要实验步骤
③
已知量
小灯泡的额定电压
定值电阻的阻值
实验电路图
主要实验步骤
安阻法
①
已知量
小灯泡的额定电压
定值电阻的阻值
实验电路图
主要实验步骤
②
已知量
小灯泡的额定电流
定值电阻的阻值
实验电路图
主要实验步骤
③
已知量
小灯泡的额定电流
定值电阻的阻值
实验电路图
主要实验步骤
等效替代法
①
已知量
小灯泡的额定电流
实验电路图
主要实验步骤
②
已知量
小灯泡的额定电压
实验电路图
主要实验步骤
电容器 电流的热效应
电热器
电流的热效应
导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应
电流的热效应是电流通过导体时电能转化为内能的现象
电热器
主要利用电流的热效应工作的装置.工作时，将电能直接转化为内能
电炉、电洛铁、电熨斗、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等
微波炉、电磁炉不是电热器.因为它们没有将电能直接转化为内能
超导体没有电阻
电流经过超导体时，不会产生热量，所以利用超导体不能制作电热器
但利用超导体制作输电导线、电动机线圈，可以避免因电流热效应引起的电能损耗
电热的实质
电热是电能转化成的内能，电能转化为内能的过程同时也是电流做功的过程.
对于不同的用电器，在消耗相同的电能的情况下，电能转化为内能的多少是不同的
电热器可以近似认为电能全部转化为内能
但电扇、电视机等用电器，它们工作的主要目的不是将电能转化为内能，而是转化为其他形式的能量，所以此时消耗的电能中，只有很少一部分转化为内能，这种内能对人们无用，往往对用电器有害
两类用电器
纯电阻用电器
电流通过时将电能全部转化为内能的用电器
如电饭煲、电炉、电熨斗、电暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器
非纯电阻用电器
非纯电阻用电器:电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器
如电风扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能会转化成其他形式的能
影响电流热效应的因素
实验探究：电流的热效应与哪些因素有关
设计实验
在两个相同烧瓶中装入质量和初温都相同的煤油，瓶中各放一根电阻丝、温度计，通电后电流通过电阻丝产生热量使煤油的温度升高，观察温度计内液柱升高情况，就可以比较电流产生热量的多少
①
实物连接图
电路图
实验现象
电流、通电时间相同时，电阻丝阻值越大，温度计示数上升越多
现象分析
电阻越大，产生的热量越多
②
实物连接图
电路图
实验现象
电阻、通电时间相同时，电流越大，温度计示数上升越多
电阻、电流相同时，通电时间越长，温度计示数上升越多
现象分析
电流越大，产生的热量越多
通电时间越长，产生的热量越
探究归纳
电流流过导体产生热量的多少，与电流大小、导体的电阻、通电时间都有关系.
结论
在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多
在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多
在通电时间、电阻相同的情况下.电流越大.产生的热量越多
实验方法
控制变量法
①通过两电阻丝串联，控制I与t不变，研究Q与R的关系
②控制R与t不变，通过移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电流，研究Q与I的关系
③控制I与R不变，研究Q与t的关系
转换法
用煤油升高的温度来显示产生电热的多少
类似的实验还有:在研究物质的比热容时，用加热时间的长短来反映水和沙子吸热的多少等
为了使现象较为明显，所选的两根电阻丝的阻值要有较大差别.
在探究Q与I的关系实验中，第1次实验后断开开关，要稍等一会儿，等温度计示数回到初始温度后再进行第2次实验
为缩短实验时间，烧瓶中煤油的质量不能太大
焦耳定律
内容
电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比
公式
Q
热量
单位：J
I
电流
单位：A
R
电阻
单位：Ω
t
时间
单位：s
适用范围
无论是纯电阻元件还是非纯电阻元件，任何电阻不为零的用电器，都可以用焦耳定律计算它产生的电热
有关电热的计算问题
电热的计算包括两种情况
纯电阻电路
电热器电路
非纯电阻电路
电动机电路
解题时，先要判断电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路
纯电阻电路
电流通过导体做的功全部转化为内能（电热等于电功）
纯电阻电路将电能全部转化为内能，所以产生的电热与消耗的电能相等
非纯电阻电路
非纯电阻电路只有部分电能转化为内能，所以电热小于用电器消耗的电能.
电动机电路
电能主要转化为动能(机械能W(机))，有少量电能会转化为内能，所以W=Q+W(机)
电热功率
电热
此时，运用公式P=UI算出的是电动机的总功率，用“UI－I²R”得到的是电动机工作时把电能转化为机械能的功率
电动机能量的转化与效率的计算
工作状态
不转
适用欧姆定律
电热过多，易损坏电动机
转动
不适用欧姆定律
能量关系
功率关系
焦耳定律是反映电流通过导体时产生热量多少的规律，其公式Q=I²Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算所产生的热量，即Q=I²Rt是计算电热普遍适用的公式，而W=UIt是计算电功普遍适用的公式
电热Q与电功W的关系
纯电阻电路
通过电流做功，电能全部转化为内能，电热器产生的热量等于所做的功
Q=W
非纯电阻电路
在非纯电阻电路中(含电动机、充电器、电脑等)，电能只有一部分用来产生热量，所以电功大于电热
例如电流通过电动机，电能一部分转化成内能，还有一部分转化成机械能
W＞Q
电热功率
电流通过导体时在单位时间内产生热量的多少叫电热功率
结合焦耳定律可得，电热功率
电热的利用和防止
电热的利用
主要利用电热来加热升温
制作发热体的电阻丝电阻大，熔点高
电热器具有清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节的优点
电热的防止
只要用电器中的导体有电阻，电流通过时就会有热效应产生，而对于有些设备，这些电热会使用电器不能正常工作，并且使绝缘材料迅速老化，造成危害，需要减少电热的产生或者加快散热的速度
如电视机的散热窗、电脑里的风扇等，都是为防止由于电热使温度过高导致设备性能降低甚至损坏而采取的散热措施
在输送电能的过程中，由于导线本身的电阻，会在输送过程中产生热量而造成电能损耗.因此，一般采用高压输电，降低电流，从而降低输电损耗
串、并联电路电热的特点
无论是串联电路还是并联电路，电流通过电路产生的热量一定等于电流通过各用电器产生的热量之和
串、并联电路中，导体产生的热量与导体电阻的关系
串联电路中
电流通过各用电器产生的热量与其电阻成正比
并联电路中
电流通过各用电器产生的热量与其电阻成反比
多挡位电热器的计算
解读
多挡位电热器的计算，一般是两挡位电热器、三挡位电热器的计算
当电源电压U一定时
电热器的电阻越大，电功率越小，为低温挡;
电阻越小，电功率越大，为高温挡.
多挡位电热器的电路设计，主要是通过改变电路中电阻的大小，从而改变电热器的功率，使电热器能满足多挡位工作要求
开关类型
常规开关
典型电路图
挡位变化
①
开关状态
档位
高温挡
功率表达式
②
开关状态
档位
保（低）温挡
功率表达式
短路开关
典型电路图
挡位变化
①
开关状态
S闭合
档位
高温挡
功率表达式
②
开关状态
S断开
档位
保（低）温挡
功率表达式
双触点开关
1
典型电路图
挡位变化
①
开关状态
S接触1、2
档位
保（低）温挡
功率表达式
②
开关状态
S接触2、3
档位
高温挡
功率表达式
2
典型电路图
挡位变化
①
开关状态
S接触2、3
档位
保（低）温挡
功率表达式
②
开关状态
S接触3、4
档位
高温挡
功率表达式
单刀双掷开关
1
典型电路图
挡位变化
①
开关状态
S拨到a
档位
高温挡
功率表达式
②
开关状态
S拨到b
档位
保（低）温挡
功率表达式
2
典型电路图
挡位变化
①
开关状态
档位
高温挡
功率表达式
②
开关状态
档位
中温挡
功率表达式
③
开关状态
档位
低温档
功率表达式
家庭电路与用电安全
家庭电路
家庭电路的组成
进户线（电源线）、电能表、总开关、熔断器、开关、插座和用电器等
图示
家庭电路中各组成部分的作用
进户线
连接户外供电电路的电线
一根是火线，一根是零线
火线红色
零线黑色
零线
一般不带电
与大地之间无电压
火线
与大地之间电压是220V
火线与零线、大地之间的电压为220 V
安装特点
火线和零线之间有220V的电压
作用
连接户外供电电路，为整个家庭电路提供电压
电能表
安装特点
安装在家庭电路的最前端，串联在干路中
作用
测量用户消耗的电能
总开关
安装特点
安装在电能表之后，熔断器之前，串联在干路中
作用
控制整个电路的通断
安装闸刀开关时，要使动触点在下方，静触点在上方，以防断开闸刀开关检修电路时，动触点因受重力作用而自动闭合，从而造成危险
熔断器
安装特点
串联在总开关后、用电器之前，火线上的熔断器起着主要作用
作用
当电流过大时，熔丝熔断，自动切断电路，保护电路安全
开关
安装特点
与所控制的用电器串联，接在火线上
作用
控制所在支路的通断
插座
安装特点
与用电器并联在电路中，有两线插座、三线插座和插线板三种
作用
为移动用电器供电
两线插座
左孔接零线，右孔接火线
简称“左零右火”
三线插座
左孔接零线，右孔接火线，中间上端的孔接地线
简称“左零右火中接地”
与三线插座相对应的用三线插头，把三线插头插在三线插座里，把用电部分连入电路的同时，也把用电器的金属外壳与大地连接起来.这样做，即使用电器内部火线绝缘皮破损后使用电器外壳带电，电流也会从接地导线流走，此时接地导线相当于把人体短路，不会有电流流过人体，人接触外壳也不会有危险，避免人体触电
用电器
安装特点
全部并联在电路中
作用
将电能转化为我们所需要的能，满足人们的生活需要
家庭电路中各个用电器都是并联的
各用电器都是一端接在火线上，另一端接在零线上.这样，当一个支路发生断路故障时，其他支路仍能工作
开关与灯泡串联
白炽灯
工作原理
电流的热效应
灯丝绕成螺旋状，减少了灯丝散热，提高了灯丝温度
安装原则
a.控制电灯的开关必须接在火线与灯泡之间
b.螺口灯座与电源线连接时一定要将火线接在跟灯座顶端的弹簧片相连的接线柱上，零线接在跟灯座的金属螺旋套相连的接线柱上，以保证用电安全
家庭电路安装口诀
火线零线并排走， 零线直接进灯座， 火线接进保险盒， 再进开关接灯座， 插头连接要注意， 左零右火中接地.
断路故障位置判断
用电器均不工作
短路
熔丝熔断
断路
火线断路
进户线火线断路→所有用电器不工作，测电笔测试，氖管均不发光
零线断路
进户线零线断路→所有用电器不工作，闭合开关后，测电笔测试，氖管均发光
部分用电器不工作
排除短路
断路
火线断路
支路上火线断路→这条支路上的用电器不工作，测电笔测试该支路，氖管均不发光
零线断路
支路上零线断路→这条支路上的用电器不工作，闭合开关后，测电笔测试该支路，氖管均发光
移动插座的连接
在家庭电路中连接移动插座，既连接了指示灯电路，也连接了插座电路
插座上的开关控制指示灯与所有的插孔，所以开关应在干路上，指示灯与插孔并联
连接时也要注意安全用电原则:开关接火线，通过指示灯或插孔后再与零线连接。
测电笔
构造
由两个金属电极、高电阻、氖管和弹簧组成
作用
辨别火线和零线
工作原理
测电笔的内部有一只灯泡(两个电极)，灯泡内充有氖气，俗称氖管，它的一极串联一个高电阻后接到笔尖，另一极通过弹簧接到笔的另一端，当氖管两极间的电压达到某一定值时，两极间便会产生辉光，且辉光的强弱与两极间的电压成正比.当带电体对地电压大于辉光电压时，人用测电笔的笔尖接触带电体，笔尾通过人体接地，则测电笔的氖管会发光
使用方法
手接触笔尾金属电极，笔尖接触待判断导线，使人体、测电笔、火线、大地构成一个回路
手或身体的其他部位，千万不能接触笔尖金属电极，否则可能触电
现象
氖管发光，表示接触的导线是火线;
氖管不发光，表示接触的导线是零线
判断电路故障
若判断出家庭电路出现断路故障，闭合一个用电器的控制开关，用测电笔测试插座左、右两孔
若测试两孔氖管均不发光，说明火线断路
若测试两孔氖管均发光，则说明零线断路
测电笔中的高电阻是一个1MΩ以上的高阻值电阻，当测试220V电路时，根据欧姆定律可计算出电流约为0.2 mA，再加上人体的电阻，这个电流就更小了，所以不会对人体造成伤害
如果用笔尖金属电极接触零线，一般情况下零线和大地之间没有电压，当然也就不会有电流通过氖管，所以氖管不发光.但是在日常生活中，有时会遇到接触零线氖管也发光的情况，原因可能是进户零线断路，闭合开关，用电器不能工作，而且室内线路都处于带电状态，这时用测电笔测试零线氖管也会发光
安全用电
安全用电
包括设备安全与人身安全两方面
熔丝
作用
当电流过大时，熔丝由于温度升高达到其熔点而熔断，从而切断电器，起到保护电路的作用
构成材料
电阻大、熔点较低的铅锑合金
当电路中电流超过规定值时，串联在电路中的熔丝能立即熔断起到自动切断电路的作用，一是因为熔丝材料的电阻大，电流通过熔丝发热多，温度迅速上升;另一个原因是制作熔丝材料的熔点低，电流过大时，温度很快达到熔丝的熔点，熔丝熔断切断电路
选用原则
熔丝的额定电流要等于或稍大于电路中最大的正常工作电流
熔丝有不同规格，熔丝越粗，使它熔断所需的电流越大，当通过熔丝的电流小于或等于额定电流时，熔丝正常工作;当通过熔丝的电流大于额定电流，达到或超过它的熔断电流时，熔丝熔断，从而切断电路
禁止用铁丝、铜丝等导线代替熔丝
连接方式
熔丝一般安装在家庭电路的总开关下端，串联在干路中，有时在大功率用电器的插座内安装熔丝，使熔丝与大功率用电器串联
使用时注意事项
安装家庭电路中的熔丝时，千万不要用铁丝、铜丝代替，因为铁丝、铜丝的熔点高，在电流过大时不易熔断，起不到保护电路的作用
电路发生故障，有时会导致熔丝熔断，首先应查清导致熔丝熔断的原因，在排除故障后才能更换熔丝，恢复供电
俗称“保险丝”
实验探究：熔丝熔断的原因
①
实验设计
如图所示，用一根导线与小灯泡并联造成小灯泡短路
实验现象
熔丝被熔断
实验现象分析
并联导线后，小灯泡被短路，使电路中电流过大，根据Q=I²Rt，I增大，熔丝产生的热量Q增加，而熔丝的熔点低，因而熔丝熔断了
②
实验设计
如图所示，R是熔丝，在电路中不断接入用电器(灯泡)，使电路中用电器不断增加，电路中总功率增大
实验现象
随着接入灯泡的增多，熔丝温度逐渐升高，最后熔断
实验现象分析
当并联灯泡增加时，电路中总功率也在增大，由公式I=P/U，其中U不变，I随着P的增加而增大，当超过熔断电流时电路中熔丝熔断
探究结论
导致熔丝熔断的原因一般有两个
电路发生短路
电路中用电器的总功率过大（实际总功率超过电路所能承受的最大功率，超负荷运行）
家庭电路电流过大的原因
发生短路
短路就是指电流没有经过用电器，而火线和零线直接相连构成通路
短路时，由于电路的电阻很小，因此电路中电流很大
电线或用电器使用时间太长，绝缘皮破损或老化，使火线和零线直接连通都会造成短路
电路中用电器的总功率过大（超负荷运行）
家庭电路中总电流l=P/U，因为在家庭电路中，所有的用电器都是并联的，若同时工作的用电器较多，或某一家用电器功率很大，会造成电路总功率很大，从而导致总电流很大
除了短路、超负荷运行会引起安全事故外，线路连接处接触不良时，该处电阻会变大，造成局部过热，也可能引起火灾.如电热毯内电阻丝断了，将电阻丝的两个断头接上后继续使用，由于断头连接处接触不良，电阻变大，产生热量过多，接头处的电热毯可能被烧焦甚至引起火灾.
防止触电
触电
指一定强度的电流通过人体引起的伤害事故
家庭电路触电原因
引起家庭电路触电的原因有很多，如用电器绝缘皮破损或老化、用湿抹布擦灯泡、湿手扳开关等都可能引起触电事故
实际上都是由于人体直接或间接跟火线连通造成的
触电形式
家庭电路触电（低压触电）
低压触电分为单线触电和双线触电
单线触电
站在地上的人接触到火线，则电流由火线进入人体，流到大地，形成回路，造成触电，如果这时脚下踩着绝缘材料，就不会触电
双线触电
人站在绝缘体上，若双手同时接触火线和零线，电流将由火线经人体回到零线，形成回路，造成触电事故
必须把用电器的开关装在火线上，这样，当断开开关后，用电器与火线分离，人碰到用电器就不会发生危险
用电器的金属外壳必须接地，这样，即使用电器外壳与火线之间的绝缘层损坏，也能避免人身伤害
高压触电
高压触电分为高压电弧触电和跨步电压触电
高压电弧触电
当人体靠近高压带电体到一定距离时，高压带电体和人体之间发生放电现象，电流通过人体，造成高压电弧触电
跨步电压触电
高压输电线落在地上，地面上与电线断头距离不同的各点存在电压，当人走近断头时，两脚位于离断头远近不同的位置上，因而两脚之间有了电压，这时电流通过人体，造成跨步电压触电
人为什么会触电？
人体是导体，相当于一个电阻( 10'4~10'5Ω)，当人体成为闭合电路的一部分时，就会有电流通过，当电流达到一定大小时，就会发生触电事故
触电时，通过人体的电流与电压和人体的电阻有关，电压是由电源电压决定的，而人体的电阻是由人体组织的导电能力和皮肤的干燥程度决定的.一般来说，人体的电阻较大，但在皮肤潮湿时，人体的电阻会大幅减小.对人体来说，安全电压一般不高于36 V.
断路器
断路器的种类很多，其中最常见的是漏电保护断路器(俗称“漏电保护器”)和空气断路器(俗称“空气开关”)
漏电保护器
家庭电路中某用电器漏电或人因操作失误而触电时，漏电保护器能自动切断电路，对人身起到保护作用
空气断路器
当电路或电气设备发生短路、严重过载时，电路中的电流超过额定电流，空气断路器就会自动断开，从而保护电路
安全用电
安全用电
“四不”原则
不接触低压带电体
不靠近高压带电体
不弄湿用电器
不损坏绝缘层
注意事项
安装家庭电路要符合规范
①必须把用电器的开关接在火线上.这样，当断开开关后，用电器与火线分离，人碰到用电器就不会发生危险
②有金属外壳的家用电器或大功率用电器要用三线插座和三线插头，确保金属外壳接地.用电器的金属外壳与火线之间应该是绝缘的，人体接触外壳时并没有危险.但如果用电器内部导线的绝缘皮破损或绝缘性能变差，导致火线与外壳接通，人体接触外壳时就会发生触电事故.因此，用电器的金属外壳应接地.
要防止本应绝缘的物体导电
①要防止导线绝缘部分破损.若有破损，应及时更换
②不要用湿布擦抹电器或在电线上晾晒衣物
③不要用湿手触摸电器和插座
更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关
保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换
高大建筑物安装避雷针，注意防雷
尖端金属物容易发生放电现象，因此，高大建筑物顶端的避雷针起到“引雷”的作用，从而使建筑物免受雷击
触电事故处理
处理原则
切断电源，注意自身安全
具体做法
①切断电源，或者用一根绝缘棒将电线挑开，尽快使触电者脱离电源.
②尽力抢救
③发生电火灾时，务必在切断电源后，才能泼水灭火
注意
整个救护过程必须注意自身保护，防止自己也触电