用電器銘牌示數(shù)類問題計算例談

張琛中

摘 要：涉及用電器銘牌示數(shù)的電功率計算是電學的重、難點內容，從平時的教學來看，學生掌握的并不理想，主要是對銘牌意義理解不夠、解題思路把握不清.實際上針對用電器銘牌示數(shù)類問題的求解，有很強的模式化解題思路，即理解銘牌意義，挖掘出隱含條件，在此基礎上畫出等效電路圖并進行有效的數(shù)形結合，再判斷用電器是否正常工作，以此對標注到電路圖上的銘牌值進行正確取舍后，再進行電功率的常規(guī)計算即可.

關鍵詞：理解意義；挖掘條件；等效電路；數(shù)形結合；正確取舍

綜觀初中物理電學部分，用電器電功率類計算問題占絕對的主體地位，而涉及用電器銘牌示數(shù)的計算又構成了電功率計算的重點，所以理解掌握涉及用電器銘牌示數(shù)的電功率計算，就變得尤為重要.解決涉及用電器銘牌示數(shù)的電功率計算，關鍵要做好三方面的工作：一是準確理解用電器銘牌示數(shù)所表示的物理意義，挖掘銘牌隱含的條件；二是針對具體情景能熟練正確地畫出等效電路圖，并進行有效的數(shù)形結合；三是對用電器能否正常工作分析判斷，對已標注于電路圖上的銘牌示數(shù)進行正確的取舍.

例1 一盞“220V 800W”的電爐接入家庭電路中工作，通過電爐絲的電流是多少？電爐絲的電阻是多少？電爐工作0.5小時，耗電多少度？

分析：這類問題結構單純，只涉及單一用電器的單一工作問題，因此沒有畫圖的必要性，可直接分析數(shù)據進行計算.

首先要明確電爐的銘牌示數(shù)告訴的是電爐的額定電壓220V和額定電功率800W，這只是用電器銘牌示數(shù)的兩個顯性條件.它還包含兩個隱性條件，根據電功率計算公式P=UI的變形公式I=P/U，可以計算出電爐的額定電流約為3.64A；根據公式P=U2/R的變形公式R=U2/P，可以計算出電爐正常工作時的電阻為60.5Ω，而用電器的電阻在沒有特別說明時，是視為不變的.所以用電器的銘牌示數(shù)所包含的全部信息就有額定電壓、額定電流、額定功率和不變量電阻，我們稱之為“三個額定值加一個不變量”.

這道題目明確告訴將電爐接入家庭電路中，則表明電爐正常工作，上述三個額定值全部為此時電路中的實際值，可以直接運用.要求電爐耗電的多少，首先明確此時U、I、R、P、t五個物理量均已知可用，在公式的選擇上，很明顯W=Pt是最佳的，在這里還應注意該公式數(shù)據代入時兩套單位的靈活選擇.

例2 如圖1所示，標有“6V 3W”字樣的小燈泡與“18Ω 1A”的滑動變阻器串聯(lián)在電路中，當滑片P在最左端時燈泡正常發(fā)光.（不考慮燈泡電阻受溫度影響，電源電壓不變）求：

（1）電源電壓？

（2）當滑片P在最右端時小燈泡的實際電功率？

分析：類似的變化電路問題，要畫出等效電路圖進行數(shù)形結合.由于電路的連接方式在發(fā)生變化，針對用電器的銘牌示數(shù)，要分析判斷用電器能否正常工作，如果正常工作，則銘牌所包含的“三個額定值和一個不變量”全部可以直接使用；如果不能正常工作，則應立即劃去“三個額定值”，只留“不變量電阻”可以使用.

首先要明確滑動變阻器的銘牌所表示的物理意義和燈泡的不同，“18Ω 1A”表示滑動變阻器的最大阻值是18Ω，允許通過的最大電流是1A.

當滑片P在最左端時，只有燈泡連入電路，這是一個簡單電路，畫出等效電路、數(shù)形結合后如圖2所示，由于此時小燈泡正常工作，小燈泡的額定值就是它的實際值，即小燈泡兩端的實際電壓是6V，則電源電壓為6V.

當滑片P移到最右端時，滑動變阻器全電阻18Ω與小燈泡串聯(lián)連入電路，此時電源電壓6V保持不變，小燈泡不能正常工作.此時應劃去小燈泡銘牌值中的額定值，計算出不變量電阻值加以標注，數(shù)形結合后的等效電路如圖3所示，此時電路中電源電壓、兩個用電器的電阻已知，屬于一個串聯(lián)電路電功率問題的常規(guī)計算，問題迎刃而解.

例3 把標有“10V 10W”字樣的燈泡L1和“9V 5.4W”字樣的燈泡L2串聯(lián)后接到電源上，要使兩燈都不被損壞，則電源的最大電壓應為多少？

分析：這類問題涉及到用電器銘牌示數(shù)下極值問題的計算，題目往往沒有電路圖，應先畫出等效電路進行數(shù)形結合，根據極值的對應關系，對用電器能否正常工作進行分析判斷，對銘牌示數(shù)正確取舍后，再進行具體的數(shù)據運算.

由于題目沒有提供電路圖，先畫出符合題意的等效電路并數(shù)形結合后如圖4所示，接下來要對兩個燈泡能否正常工作進行分析判斷.由于兩燈串聯(lián)，當電源電壓達到最大值時，電路中電流對應最大值，在不損壞燈泡的前提下，每個燈泡的額定電流就是它允許通過的最大電流，所以應計算兩個燈泡的額定電流，計算得L1的額定電流為1A，L2的額定電流為0.6A.在保證兩燈都不損壞的前提下，電路中電流最大應為0.6A，由此也就可以確定L1不能正常工作，L2正常工作，此時應劃去L1的銘牌值中的額定值，計算出其不變量電阻加以標注，整理后的電路圖如圖5所示.此時只要根據據歐姆定律計算出R1兩端的電壓6V，即可得電源電壓為15V.由于電路電阻一定，當電路中電流為0.6A最大值時對應的電源電壓15V為最大值，問題得以順利解決.

參考文獻：

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