家用电器中的物理

家用电器中的物理波轮洗衣机滚筒洗衣机便携洗衣机迷你洗衣机•匀速圆周运动线速度v=s/t其中s为弧长角速度ω=φ/t转速单位时间内完成圆周运动的圈数，用n表示。v=rωω=2πn向心加速度rva22ra•玻意耳定律:一定质量的气体,在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比，即p1V1＝p2V2•欧姆定律I＝U/R电功电流所做的功叫做电功。电功是描述电能转化为其他形式能的物理量，w＝IUt电功率单位时间内电流做的功。电功率是描述电流做功快慢的物理量，P=W/t=IU(=I2R=U2/R)•串联电路的特点电路中各处的电流强度相等，即I＝I1＝I2＝…＝In串联分压总电压等于各部分电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un总电阻等于各个电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn•并联电路的特点电路中各支路两端的电压相等，即U=U1＝U2＝…＝Un并联分流电路中的总电流强度等于各支路的电流强度之和，即I＝I1＋I2＋…＋In总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和，即1/R＝1/R1＋1/R2＋…＋1/Rn•R1、R2两电阻并联值为两者之积除以两者之和，即R12=R1×R2/（R1＋R2）•闭合电路欧姆定律I＝E/(R+r)E为电源电动势洗衣机的基本结构（1）电能转化部分——电动机（电能转化为机械能)。（2）工作部分——波轮（带动水和衣物运动）、洗涤脱水桶（洗涤和使衣物脱水）。（3）控制部分——各种开关和程序控制装置，它既控制动力部分，也控制工作部分。它们的三个基本组成部分分别是什么？•电扇：电能转化部分——电动机；工作部分——风叶；控制部分——换档开关、转向器、定时器。•电熨斗：电能转化部分——电热丝；工作部分——熨烫铁底板；控制部分——温度调节装置。•插头与接地洗衣机的插头上有三个金属片，插座也是三眼的，其中一个金属片通过导线与洗衣机的金属外壳相连，插入插座，即将洗衣机外壳与大地连通。•为什么三眼插头比两眼插头更安全？在发生漏电的情况下，即当相线（火线）与洗衣机外壳相触时，若使用二眼插头，将有电流流经人体（人触电）；若使用三眼插头，电流将通过接地板D流入地下，几乎没有电流通过人体，使人免于触电。•水位开关全自动洗衣机有一个水位开关，它是一个压力开关。水位开关的工作原理是利用开关内空气室里的空气随着水位上升而体积减小、压强增加，使开关动作，关闭水阀。在排水时，随着水位的下降，空气室内的空气体积增大，压强随之下降，使开关回复到初始位置。•从上图中可以看到，当水注进洗衣桶后，空气很快被封闭在左侧小管中，随着水位的上升，封闭空气的压强增大。通常桶内外液面差约为15～35cm，求：（1）封闭空气的压强数值大约有多少？（2）若橡胶膜片的半径为2.5cm，则压缩空气对橡胶膜片的压力约在什么范围？•解：(1)p1=p0+ρgH1=1×105+1×103×9.8×0.15=1.015×105Pap2=p0+ρgH2=1×105+1×103×9.8×0.35=1.034×105Pa(2)F1=p1S=1.015×105×3.14×0.0252=199.2NF2=p2S=1.034×105×3.14×0.0252=202.9N脱水机为什么脱水桶高速旋转时能使衣服脱水？脱水机水滴随衣服一起做圆周运动需要向心力，向心力由衣服与水的吸附力提供，F,当ω增大到一定值后,衣服的吸附力不足以提供这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从桶壁的小孔中飞出去。2mr•上图是一个全自动洗衣机中的脱水桶，脱水桶的直径为38cm，脱水桶工作时的转速为820r／min，则脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？（g＝9.8m／s2）解:a＝rω2，ω=2πn=2×3.14×820/60=85.8rad/s,a＝0.19×(85.8)2=1398.7m/s2a/g=1398.7/9.8=142.7由此可见，一个水滴所需要的向心力，大约是其自身重力的143倍，衣服与水的吸附力显然不可能提供这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，实现了脱水。排水电磁阀全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的。当洗衣机进行排水时，牵引电磁铁的线圈通电，使铁芯2磁化，铁磁性物质在磁场中被磁化后，近端为异名磁极，远端为同名磁极。•由于磁体相互作用，将铁芯2吸人线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水；控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧（图中未画）将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门。（1）某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端和B端分别为什么磁极？（2）a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍能被吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？•解：（1）A端为S极，B端为N极。（2）仍能吸人线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈要发生相吸的作用。但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声。洗衣机用电动机某双桶洗衣机用电动机参数某洗衣机洗涤电动机工作程序•若洗涤衣服的时间为15min，脱水的时间为2min，则洗涤一次衣服大约用多少度电能？当洗涤和脱水同时操作时，流过电源插座的电流是多少？为什么？1.由洗衣机洗涤电动机工作程序可知，洗衣机工作30s停5s,15min=900s,900/35=25余25，则在15min中电动机工作30×25+25=775s,停5×25=125s，则每次洗涤用电W=UIt=220×0.5×775=85250J=0.0237kWh每次脱水用电W=UIt=220×0.8×120=21120J=0.0059kWh二项相加为0.0296kWh约为0.03kWh。2.由电动机参数可知洗涤和脱水同时操作总电流为0.5+0.8=1.3A。•估测家庭电路（电线）的电阻家庭电路的线路（电线）均有一定的电阻，所以当家中大功率的家电如空调、电热器等启动时，其余电灯都会突然变暗，通过下面的实验可以估测线路的电阻。如图所示，r表示线路上的总电阻，L为一个功率为P1的普通灯泡（电阻设为R1），V为交流电压表，R2是一个功率为P2的大功率电热器（P2＞＞P1）。实验时断开K，测得电压为U1，合上K测得电压为U2，如何估算线路上的电阻？写出估算的计算式。•解：估算即须做一定的近似：1.由于P2＞＞P1所以有R1＞＞R2，因此当K断开时由于r两端的电压小，近似认为U1等于电动势。2.K闭合时由于R2的电阻很小，电流很大，这时通过L(R1)的电流忽略不计。3.认为K闭合时通过大功率电热器的电流为P2/U2。(实际上此时电热器功率不为P2）有了以上三点近似，根据全电路欧姆定律列式有：U1=U2+(P2/U2)rU1－U2=(P2/U2)rr=(U1－U2)U2/P2•电饭煲电饭煲是一种能自动煮饭、焖饭、保温的家用电器。•为了使饭既能煮熟又不会烧焦，性能良好的电饭煲应在103℃左右自动切断电源。选择103℃是因为此时水已烧干，即认为饭已煮熟（当然放水要适当），而温度又不太高（不会烧焦）。•具有自动控制温度功能的元件是电饭煲底部的一块磁体，当温度升高到103℃时磁体失去磁性（此温度叫做居里温度），在重力作用下磁体下落，使开关触点分离，切断电源。电饭煲内部结构简图格兰仕CFXB30–50B（3升500瓦）电饭煲电原理图•并联的两个电源开关上者为双金属片（保温器），下者为磁性温控器（限温器）。•双金属片60oC以下接通，80oC以上断开，限温器103oC断开，且不能自动恢复。以下简述电饭煲工作原理：开始烧饭时，温度低于60oC，双金属片自动接通，手动接通磁性温控器（磁性开关），开始加热；至80oC双金属片断开，由于磁性开关未断开，仍继续加热。至100oC水沸腾，吸热汽化，温度不升高，水烧干（饭煮熟）后温度继续上升，至103oC磁性温控器断开。温度随即下降，至60oC双金属片接通，再次加温，至80oC又断开，如此反复，使饭的温度始终保持在60oC至80oC之间。•普通钨丝电灯钨灯丝的温度可达2500oC(钨的熔点3400oC）普通钨丝灯泡的效率仅为3%，即功率是100W的灯泡，转化为可见光的功率只有3W，其余97W的功率转化为内能。钨丝如果暴露在空气中，就会被迅速氧化，所以一般在灯泡里充有不起反应的低压气体氩和氮。电子节能灯根据上表数据你选择白炽灯还是节能灯？•解：照明5000h，需要白炽灯5个，价格为5×1.5元＝7.5元，节能灯只要1个即30元。5000小时的电费，白炽灯是60×5×0.61元＝183元，节能灯为11×5×0.61元＝33.6元，因此照明5000小时，白炽灯需要（183＋7.5）元＝190.5元，节能灯需要（33.6＋30）元=63.6元，白炽灯的花费约等于节能灯的3倍。应当选择节能灯。LED被称为第四代照明光源LED是一种不需要钨丝，也不需要灯管的发光器件，与白炽灯和荧光灯相比，具有明显优势。它非常节能,比节能荧光灯还要省60％的电；寿命超长，可达l0万小时；没有污染。LED无频闪，对视力没有伤害。它的缺点是目前的成本还较高，尚未大规模进人室内照明领域，但这种劣势有望在不久的将来得到克服。LED彩灯LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，理论寿命为10万小时，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。•一节新的普通国产5号干电池，额定电压为1.5v，做放电试验时，用标有1.5v，300mA的照明电珠放电（放电方式为每天点亮3min）。累计可放电75min，此后干电池基本失效。上述干电池用于石英电子钟，可使钟走动一年时问。试估算石英电子钟的平均耗电功率。•解：干电池具有的电能（可作功）W=IUt=0.3×1.5×75×60=2025J又有W=Pt由此可求石英钟的平均功率：P=W/t=2025/(365×24×3600)=6.42×10-5W•若洗衣机的脱水桶以1200r/min的速度高速旋转，为避免发生人身伤害事故，脱水机构都装有安全制动系统。该系统由脱水桶盖板、制动钢丝、刹车盘等组成。当脱水桶运转时，如果打开脱水桶盖，则该系统便产生制动作用。安全制动系统的作用有两个：一是将脱水电动机的电源自动切断；二是制动器自动刹紧，使脱水桶迅速停止转动。脱水制动示意图•若脱水桶的半径为9cm，刹车盘的半径为6cm，打开脱水桶盖到脱水桶停止，用时5s，若衣服和桶的质量为3kg。你能不能估算出脱水桶在这段时间内转了几圈和刹车带上的摩擦力大小？•解：设脱水桶为均匀减速，减速开始时转速为1200r/min=1200/60=20r/s,则平均转速为20/2=10r/s，所以5s内转10×5=50转。刹车后衣服的动能克服f做功，有mv2/2=fs,又有v=r桶ω=r桶×2πn,s=2πr盘n，所以有f=mv2/2s=m(r桶×2πn)2/(2×2πr盘n)=3×(0.09×2×3.14×20)2/(4×3.14×0.06×50)=10.17N即摩擦力为10.17牛。谢谢观看！