电风扇涉及到的物理知识

发布时间:2015-02-12    编辑:物理学法小组    来源:网络&投稿

该文章适合初三学生的学习和毕业班学生的复习用,对于学生综合运用物理知识起到了抛砖引玉的作用。

电风扇是人们避暑的常用家电,它在工作时涉及到很多物理知识,同时也是中学物理经常考察的知识点。现在从力、热、电三方面分析如下:

1.当电风扇静止时,竖杆对其拉力等于电风扇本身的重力,那么当电风扇工作起来以后有没有必要担心竖杆因受力增大而掉下来呢?

答案是否定的。为什么呢?因为当电风扇转动起来以后,扇叶把空气推向下方。即扇叶对其下方的空气有向下的力,根据“物体间力的作用是相互的”可知:空气对扇叶同时也有向上的力,明确这一点以后,再对电风扇进行受力分析,电风扇在竖直方向上受到3个力的作用,即:竖直向下的重力;竖直向上的竖杆对电风扇的拉力和空气对电风扇的向上的力。因此可以知道:此时竖杆对电风扇的拉力一定要比静止的时候减小。因此,我们完全没有必要担心电风扇转动起来以后会因为承受的力增大而掉下来。

2.当我们在炎热的夏天使用电风扇的时候,会感觉到凉爽。那么凉爽的原因是不是电风扇工作起来以后使室内的温度降低了。

情况恰恰不是这样的。(假设房间与外界没有热传递)室内的温度不仅没有降低,反而会升高。让我们一块来分析一下温度升高的原因:电风扇工作时,由于有电流通过电风扇的线圈,导线是有电阻的,所以会不可避免的产生热量向外放热,故温度会升高。但人们为什么会感觉到凉爽呢?因为人体的体表有大量的汗液,当电风扇工作起来以后,室内的空气会流动起来,所以就能够促进汗液的急速蒸发,结合“蒸发需要吸收大量的热量”,故人们会感觉到凉爽。

请大家思考:使用空调能够制冷的工作原理。并与电风扇的工作原理作比较。(提示:空调制冷循环路线与电冰箱相似,也有压缩机、冷凝器、蒸发器。空气的调节过程是这样的:一方面,室内经过过滤的空气与室外进入的新鲜空气一起进入蒸发器周围受冷却,由离心风机把冷气吹入室内;另一方面,用小风扇加速冷凝器的冷却,并将其周围的热空气吹出室外。这样,就使居室达到降温换气的目的。)

3.电风扇的主要部件是:交流电动机。其工作原理是:通电线圈在磁场中受力而转动。能量的转化形式是:电能主要转化为机械能,同时由于线圈有电阻,所以不可避免的有一部分电能要转化为内能。鉴于其能量转化形式和欧姆定律的使用范围,所以电风扇的电流、电压和电阻不能直接套用欧姆定律。在计算电风扇工作消耗电功的时候,只能用公式:W=UIT,而不能用公式:Q=I2RT,因为电功的公式:W=UIT适用于电流做功的一切情况,当然包括电流转化为内能的情况。但是焦耳定律:Q=I2RT的适用范围是:纯电阻电路即电能全部转化为内能的电路。如果利用焦耳定律计算出来的是电风扇工作时,线圈由于有电阻而放出的热量。下面提供一个这方面的例题供大家理解:一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10A,这台电动机正常工作1s消耗的电能为W,产生的热量为Q,则这台电动机一秒内消耗的电能和产生的热量分别是多少?转化为的机械能是多少?(答案:W=3800J,Q=200J,转化为机械能是:3600J)

4.电风扇用久以后,扇叶的下面很容易沾上很多灰尘,什么原因呢?

因为电风扇在工作时,由于扇叶和空气相互摩擦而使扇叶带上了静电,结合带电的物体能够吸引轻小物体的性质,从而能够吸收室内飘浮的细小灰尘造成的,所以扇叶的下面很容易沾上很多灰尘。

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