电学知识在初中物理中占的比重大,考试分值多,是中学生学习的难点｡尤其是电学公式的应用更是难上难｡公式很多容易混淆,学生难学｡笔者多年从事毕业班物理教学工作,就此谈一谈这方面的教学感受和体会｡
一､对欧姆定律公式的变形R=U/I的理解
对于公式R=U/I,很多学生误认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比,与导体中的电流成反比｡要告诉学生:对于同一导体,两端的电压增大,导体中的电流也增大;反之,两端的电压减小,导体中的电流也减小｡但是U/I的比值不变｡导体的电阻是实实在在的,不会因为电压为0､电流为0而不存在｡导体的电阻是导体本身的一种性质,其大小只决定于导体的材料､长度､横截面积和温度,跟导体两端的电压和导体中有无电流无关｡要强调公式R=U/I只告诉我们可用已知的U､I来求出R,这是用伏安法测电阻的原理｡
二､对电功率公式P=UI及其变形P=I2R,P=U2/R的理解
灯泡的亮度是由灯泡所消耗的实际功率决定,而不是由电压大小､电流大小､电阻大小单独决定｡
首先,用公式P=UI判断时,要知道电功率大小是由灯泡两端电压和通过的电流共同决定,即电压与电流的乘积来决定,并非由U或I 单一因素来决定｡例如,在一个电路中,甲灯泡两端电压为3V,通过甲灯泡电流为0.5A;乙灯泡两端电压为6V,通过乙灯泡电流为0.2A｡比较两只灯泡的亮度｡由P=UI可知:甲灯泡电功率为3V×0.5A= 1.5W,乙灯泡电功率为6V×0.2A= 1.2W ,则甲灯泡亮些｡同时我们也不要认为电流越大,灯泡越亮,一定要用电压与电流的乘积算出电功率来再加以比较｡
其次,如果两个灯泡并联在电路中,可以用P=U2/R来进行判断,U一定,R大的P就小,灯泡就越暗,反之则越亮 ｡例如以“220V,40W”和“220V,100W”两只灯泡相比较,肯定“220V,100W”的电阻小｡
第三,如果两个灯泡串联在电路中,这时我们可以用P=I2R来进行判断,I一定,R大的P就大,灯泡就越亮｡如用导线连接电炉,电炉丝的电阻R大,它的电功率就大｡
因此,比较两灯的亮暗,如果电压相等,可用公式P=U2/R来判断;如果电流相等,可用公式P=I2R来判断;如果两个灯泡的两端电压不相等,通过的电流也不相等,这时就要看电压和电流的乘积即 P=UI｡
三､对焦耳定律公式Q=I2Rt及其变形Q=Pt,Q=UIt,Q=U2t/R的理解
多数学生觉得计算电流产生热量的公式可多了,有Q=I2Rt,Q=Pt,Q=UIt,Q=U2t/R等,只要将数值直接代入其中一个公式就能得到结果｡但是细心的同学会发现用这些公式求出的结果有时竟然不同｡为什么同一道题中用不同的公式有时会有不同结果?
对于电动机类用电器,它们不是将电能全部转化为内能,因此不能用Q=Pt,Q=UIt,Q=U2t/R来计算电流产生的热量,而应该使用定义式Q=I2Rt来计算才对｡
对于纯电阻电路,如电炉､电热器等,电流做功时把电能全部转化为内能｡在这种情况下,电流做功跟电流产生的热量相等,即Q=W,才可以用Q=Pt,Q=UIt,Q=U2t/R来计算电流产生的热量｡
例:某电动机线圈电阻为30Ω,接在220V电压上,正常工作电流为0.5A,求:(1)电动机正常工作1min产生的热量是多少?(2)电动机正常工作1min电能转化成机械能又是多少?
分析:因为本题涉及电动机,它不是全部把电能转化为内能,所以不能用Q=UIt来计算电流产生的热量,而要用Q=I2Rt来计算;由于线圈有电阻要产生热量,实际上电动机没有全部把电能转化为机械能,所得的机械能应为消耗的电能――电流产生的热量,即W-Q｡
解:(1)电流产生的热量为Q=I2Rt=0.52×30×60=450J
(2)所获得的机械能为W-Q=UIt-I2Rt=220×0.5×60-0.52×30×60=6150J
综上所述,应用电学公式时,要充分理解每个公式的含义及公式成立条件和适用范围,切忌乱套公式造成失误｡