粵教版 選修3-1電功和電功率

1、請問：日常生活中有那些用電器？這些用電器都在進(jìn)行請問：日常生活中有那些用電器？這些用電器都在進(jìn)行著哪些能量轉(zhuǎn)化？舉例說明著哪些能量轉(zhuǎn)化？舉例說明.問題1：熱水器熱水器電池電池白熾燈白熾燈電吹風(fēng)電吹風(fēng)蓄電池蓄電池下一頁下一頁問題2：如圖所示，在靜電場中，如圖所示，在靜電場中，A、B兩點(diǎn)間電勢差為兩點(diǎn)間電勢差為U，電電荷荷q由由A點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)電場力做多少功？點(diǎn)電場力做多少功？答：電場力對電荷做的功等于電量q和電勢差U的乘積.W=UqA -+ BU下一頁下一頁問題3：若在電路兩端加電壓為若在電路兩端加電壓為U，電路中的電流強(qiáng)度為電路中的電流強(qiáng)度為I，則則在時(shí)間在時(shí)間t內(nèi)電流做多少功？內(nèi)電流做

2、多少功？講解：如果在電路兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)就建立了電場，自由電荷在電場力講解：如果在電路兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)就建立了電場，自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場力對移動(dòng)電荷做功的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場力對移動(dòng)電荷做功.設(shè)在時(shí)間設(shè)在時(shí)間t內(nèi)通過這段電路上內(nèi)通過這段電路上任意一橫截面的電量為任意一橫截面的電量為q，相當(dāng)于在時(shí)間相當(dāng)于在時(shí)間t內(nèi)電場力將電荷從內(nèi)電場力將電荷從A端移動(dòng)到端移動(dòng)到B端端.因因此，電場力對電荷所做的功為此，電場力對電荷所做的功為W=qU.其中，其中，q=It, 所以電流在時(shí)間所以電流在時(shí)間t內(nèi)做的功內(nèi)做的功為為W=UIt.返回返回1、電功 在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體

3、內(nèi)建立了電場在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場. .自由電子在電場力自由電子在電場力的作用下定向移動(dòng)，電場力對自由電子做了功，這個(gè)功簡稱為電功，的作用下定向移動(dòng)，電場力對自由電子做了功，這個(gè)功簡稱為電功，通常說成電流做的功通常說成電流做的功. .（1 1）什么叫電功？）什么叫電功？（2 2）公式：）公式： W=UItW=UIt下一頁下一頁實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電功來實(shí)現(xiàn)的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電功來實(shí)現(xiàn)的. .電流做了多少功，就有多少電流做了多少功，就有多少的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. .( (3 3) )說明：說明：表達(dá)式的物理意義表達(dá)式的物

4、理意義電流在一段電路上的功跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流強(qiáng)電流在一段電路上的功跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比度和通電時(shí)間成正比單位單位W W、U U、I I、t t單位分別為焦耳、伏特、安培、秒單位分別為焦耳、伏特、安培、秒. .即即1 1J=1VJ=1VA As s 下一頁下一頁2、電功率：(1)、什么是電功率？電功率是表示電流做功快慢的物理量電功率是表示電流做功快慢的物理量. .(2) (2) 公式：公式：P=W/t=UIt/t=UIP=W/t=UIt/t=UI下一頁下一頁(3)(3)、說明：、說明：表達(dá)式的物理意義表達(dá)式的物理意義一段電路上的電功率跟這段電路兩

5、端的電壓和一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比電路中的電流成正比. .實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)表示電能轉(zhuǎn)化為其他能的快慢程度表示電能轉(zhuǎn)化為其他能的快慢程度. .串聯(lián)電路中串聯(lián)電路中, ,電阻越大電阻越大, ,功率越大功率越大并聯(lián)電路中并聯(lián)電路中, ,電阻越小電阻越小, ,功率越大功率越大單位單位P P、U U、I I單位分別為瓦特、伏特、安培單位分別為瓦特、伏特、安培 即即 1 1W=1J/sW=1J/s下一頁下一頁演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)1 1：按如圖所示接好電路觀察滑片在滑動(dòng)過程中燈泡的明暗程度按如圖所示接好電路觀察滑片在滑動(dòng)過程中燈泡的明暗程度以及電流表和電壓表的示數(shù)變化情況的關(guān)系以及電流

6、表和電壓表的示數(shù)變化情況的關(guān)系.AV下一頁下一頁3、額定功率和實(shí)際功率：（1 1）額定功率）額定功率 是指用電器在額定電壓下工作的功率，是用電器正常是指用電器在額定電壓下工作的功率，是用電器正常工作的最大功率工作的最大功率. .（2 2）實(shí)際功率）實(shí)際功率 是指用電器在實(shí)際電壓下工作的實(shí)際的功率是指用電器在實(shí)際電壓下工作的實(shí)際的功率. .下一頁下一頁返回返回29寸彩電220V150W電烙鐵220V15-100W電熨斗220V800W海爾181電冰箱220V130W格蘭仕微波爐220V1080W上一頁上一頁【例【例 1】下列關(guān)于電功的說法中，錯(cuò)誤的是下列關(guān)于電功的說法中，錯(cuò)誤的是()A導(dǎo)體內(nèi)電場

7、力移送電荷所做的功叫做電功導(dǎo)體內(nèi)電場力移送電荷所做的功叫做電功B電流做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程電流做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程C電流做功消耗的能量，由電源來供給電流做功消耗的能量，由電源來供給D電功就是電能電功就是電能解析：解析：做功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做功就是把電能轉(zhuǎn)化做功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做功就是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，故為其他形式的能量，故 D 答案錯(cuò)誤答案錯(cuò)誤答案：答案：D【觸類旁通觸類旁通】1關(guān)于電功率的下列說法中，正確的是關(guān)于電功率的下列說法中，正確的是()CA用電器的額定功率與用電器的實(shí)際電壓和實(shí)際電流有用電器的額定功率與用電器的實(shí)際電壓和

8、實(shí)際電流有關(guān)關(guān)B用電器的實(shí)際功率取決于用電器的額定功率用電器的實(shí)際功率取決于用電器的額定功率C白熾燈正常工作時(shí)，實(shí)際功率等于額定功率白熾燈正常工作時(shí)，實(shí)際功率等于額定功率D電功率越小，則電流做功越少電功率越小，則電流做功越少解析：解析：用電器的額定功率是它正常工作時(shí)的功率，其值是用電器的額定功率是它正常工作時(shí)的功率，其值是由用電器本身的結(jié)構(gòu)決定的，與實(shí)際電流和電壓無關(guān)，故由用電器本身的結(jié)構(gòu)決定的，與實(shí)際電流和電壓無關(guān)，故 A 錯(cuò)錯(cuò)C 對；用電器實(shí)際功率多大是由加在它兩端的電壓和通過的電對；用電器實(shí)際功率多大是由加在它兩端的電壓和通過的電流決定的，故流決定的，故 B 錯(cuò)電流做功的多少不僅與功率的

9、大小有關(guān)，錯(cuò)電流做功的多少不僅與功率的大小有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)，故還與時(shí)間有關(guān)，故 D 錯(cuò)錯(cuò)1、焦焦耳定律耳定律：英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律焦耳定律. .（1 1）內(nèi)容：）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比比. .（2 2）表達(dá)式：）表達(dá)式： Q=I2RtQ=I2Rt焦耳（1818-1889）下一頁下一頁 在金屬導(dǎo)體中，除了自由電子，還有金屬正離子在金屬導(dǎo)體中，除了自由電子，還有金屬正離子. .在電場力的作用下，做加在電場力的作用下，

10、做加速定向移動(dòng)的自由電子要頻繁的與離子發(fā)生碰撞，并把定向移動(dòng)的動(dòng)能傳遞給離速定向移動(dòng)的自由電子要頻繁的與離子發(fā)生碰撞，并把定向移動(dòng)的動(dòng)能傳遞給離子，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇子，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇. .平均起來看，可以認(rèn)為大量自由電子以某一不變的速平均起來看，可以認(rèn)為大量自由電子以某一不變的速率作定向移動(dòng)率作定向移動(dòng). .可見，在電阻元件中通過自由電子與離子的碰撞，電能完全轉(zhuǎn)化可見，在電阻元件中通過自由電子與離子的碰撞，電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能成內(nèi)能. .（6 6）產(chǎn)生焦耳熱的原因：）產(chǎn)生焦耳熱的原因：下一頁下一頁(3)適用范圍：適用范圍：QI 2Rt 是電熱的定義式，可求任何是電熱的定義式，可求任何電路中

11、電路中 ( 3)適用范圍：適用范圍：QI 2Rt 是電熱的定義式，可求任何是電熱的定義式，可求任何電路中電路中電流電流 I 通過電阻通過電阻 R 時(shí)產(chǎn)生的熱量時(shí)產(chǎn)生的熱量(4)實(shí)質(zhì)：電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能實(shí)質(zhì)：電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（1）定義）定義：單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫熱功率：單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫熱功率.2 2、熱功率、熱功率（2）公式）公式：P=Q/t P=I2R （3 3）含義）含義：導(dǎo)體的發(fā)熱功率與通電導(dǎo)體的電流強(qiáng)度及電阻成正比：導(dǎo)體的發(fā)熱功率與通電導(dǎo)體的電流強(qiáng)度及電阻成正比.（4 4）單位）單位：熱功率的國際單位：熱功率的國際單位表表示示W(wǎng)、kW下一頁下一頁演示實(shí)驗(yàn)

12、演示實(shí)驗(yàn)2 2：將前面電路中燈泡換為電動(dòng)機(jī)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和將前面電路中燈泡換為電動(dòng)機(jī)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和不轉(zhuǎn)時(shí)觀察電流表和電壓表的示數(shù)又和不同不轉(zhuǎn)時(shí)觀察電流表和電壓表的示數(shù)又和不同. .AVM返回返回純電阻電路純電阻電路非純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)元件特點(diǎn)電路中只有電阻元件電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式電能轉(zhuǎn)化為其他形式 能的用電器能的用電器電流、電壓、電流、電壓、電阻的關(guān)系電阻的關(guān)系UIR不服從歐姆定律，不服從歐姆定律，UItI 2RtW能量轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化形式化形式電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能：電和其他形式的能：電功功WUIt；電熱

13、；電熱 Q I 2Rt.WQW其他其他元件舉例元件舉例電阻、白熾燈電阻、白熾燈電動(dòng)機(jī)、電解槽電動(dòng)機(jī)、電解槽3純純電阻電路和非純電阻電路電阻電路和非純電阻電路注意：注意：(1)在非純電阻電路中，只能用在非純電阻電路中，只能用 WUIt 和和 PUI 計(jì)計(jì)算電功和電功率，表示電路消耗的總功和總功率；用算電功和電功率，表示電路消耗的總功和總功率；用 QI 2Rt及及 P熱熱I 2R 計(jì)算電熱和熱功率計(jì)算電熱和熱功率(2)對于含有電動(dòng)機(jī)的電路，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不是純電阻電對于含有電動(dòng)機(jī)的電路，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不是純電阻電路，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)是純電阻電路路，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)是純電阻電路【例例 2】一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為一臺(tái)

14、電風(fēng)扇，內(nèi)阻為 20 ，接上，接上 220 V 電壓后，電壓后，消耗功率消耗功率 66 W，問：，問：(1)電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？(2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率是多少？為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率是多少？(3)如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？多少？所以所以 I

15、 100%97.3%.解：解：(1)用電器總功率是輸入電壓和電流的乘積，即用電器總功率是輸入電壓和電流的乘積，即 PUI，P 66U 220A0.3 A.(2)由于電風(fēng)扇是非純電阻用電器，輸入的總功率一部分轉(zhuǎn)由于電風(fēng)扇是非純電阻用電器，輸入的總功率一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，另一部分在電阻上轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能且變?yōu)闄C(jī)械能，另一部分在電阻上轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能且 PP機(jī)機(jī)P內(nèi)內(nèi)，電風(fēng)扇正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率的是電風(fēng)扇正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率的是P內(nèi)內(nèi)I 2R0.3220 W1.8 W轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是P內(nèi)內(nèi)PP內(nèi)內(nèi)66 W1.8 W64.2 W電動(dòng)機(jī)的效率是電動(dòng)機(jī)的效率是P 機(jī)機(jī) 64.2

16、P 66I (3)電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為純電阻，通過電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為純電阻，通過電風(fēng)扇的電流電風(fēng)扇的電流U 220R 20A11 A電動(dòng)機(jī)消耗的電功率電動(dòng)機(jī)消耗的電功率 PIU11220 W2 420 W電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率 P內(nèi)內(nèi)I 2R11220 W2 420 W.（1）功是能量轉(zhuǎn)化的量度同樣，電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量）功是能量轉(zhuǎn)化的量度同樣，電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，電熱是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，因此，電功的定義式為度，電熱是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，因此，電功的定義式為W=UIt，電熱的定義式是電熱的定義式是Q=I2Rt.（

17、2）從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為：）從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為：WQ, 即即UIt I2Rt. 在純電阻電路中，在純電阻電路中，W=Q=UIt= I2Rt=U2/R選任一形式即可選任一形式即可 在非純電阻電路中，只能用在非純電阻電路中，只能用W=UIt計(jì)算電功，只能用計(jì)算電功，只能用Q=I2Rt計(jì)算計(jì)算電熱電熱電功和電熱電功和電熱下一頁下一頁電功率是指輸入某段電路的全部電功率，或者斷電路上消耗的全部電功率，決定于電功率是指輸入某段電路的全部電功率，或者斷電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓這段電路兩端電壓U U和通過的電流和通過的電流I I的乘積的乘

18、積. .熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而損失的功率，其大小決定于通過這段導(dǎo)體中電流熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而損失的功率，其大小決定于通過這段導(dǎo)體中電流強(qiáng)度的平方和導(dǎo)體電阻的乘積強(qiáng)度的平方和導(dǎo)體電阻的乘積.對于純電阻電路，電功率等于熱功率，計(jì)算時(shí)可用中對于純電阻電路，電功率等于熱功率，計(jì)算時(shí)可用中P=IU=I2R=U2/RP=IU=I2R=U2/R的任一形式進(jìn)的任一形式進(jìn)行計(jì)算行計(jì)算. .對于非純電阻電路，電路消耗的電功率等于熱功率與機(jī)械功率等其他形式的功率之和，對于非純電阻電路，電路消耗的電功率等于熱功率與機(jī)械功率等其他形式的功率之和，即電功率大于熱功率，計(jì)算時(shí)只能用即電功率大于熱功率，計(jì)算

19、時(shí)只能用P=IUP=IU 計(jì)算電功率用計(jì)算電功率用P= I2RP= I2R計(jì)算熱功率計(jì)算熱功率. .返回返回電功率和熱功率電功率和熱功率【例1】把一根長為L的電爐絲接到220V的電路中用它來燒沸一壺水，需時(shí)間t秒鐘，若將此電爐絲均勻的拉長，使半徑減小為原來的一半，而后再剪掉長為L的一段，再將余下的電爐絲接到同樣的電路中，仍用 它燒沸一壺同樣的水，則需時(shí)間 秒. 解析：由電阻定律可知，此電阻絲阻值變?yōu)樵瓉淼慕馕觯河呻娮瓒煽芍?，此電阻絲阻值變?yōu)樵瓉淼?212倍，在電壓不變的倍，在電壓不變的情況下，功率變?yōu)樵瓉淼那闆r下，功率變?yōu)樵瓉淼?/121/12，燒沸同一壺水，需要電功相同，則時(shí)間，燒沸同一壺

20、水，需要電功相同，則時(shí)間變?yōu)樵瓉淼淖優(yōu)樵瓉淼?212倍，故，答案為倍，故，答案為1212t. t.t下一頁下一頁【例2】某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=0.90ms的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中電流強(qiáng)度I=5A，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻R（g=10ms2）.分析分析:答案答案:4 :4 下一頁下一頁跳頁跳頁解析：解析： 從能量角度講，電流做的功一小部分用來轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分用從能量角度講，電流做的功一小部分用來轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分用來提升物體，所以有來提升物體，所以有P P電電= =P P熱熱+P+P機(jī)機(jī) 而而P P電電= =IU=550WIU=550W，勻速提升時(shí)拉力勻速提升時(shí)拉力F=mg ,F=mg ,所以輸出的機(jī)械功率即拉所以輸出的機(jī)械功率即拉力做功的功率為力做功的功率為P P機(jī)機(jī)= =Fv=mgv=450W,Fv=mgv=450W,所以用來發(fā)熱的功率為所以用來發(fā)熱的功率為P P熱熱100100W,W,又因?yàn)橛忠驗(yàn)镻 P熱熱I2R,I2R,所以所以R R= = P P熱熱/ /I2=4 I2=4 .答案：答案： 4 4 上一頁上一頁知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn) 3 3 閉合電路中的功率閉合電路中的功率1電源的功率電源的功率 P電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也稱為電源的總電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為