主題III 第三講 電功、電功率

1、科學（物理）科學（物理）主題主題IIIIII 電學電學 第三講第三講 電功、電功率電功、電功率 一、電功 二、電功率 三、電熱器科學（物理） 一、電功一、電功 1.電流做功過程的實質電流做功過程的實質：是電能轉化為其他形式能的過程，電流做了多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能。 2.電功電功： （1）定義：電流所做的功。 （2）計算公式：W= 。單位：W-焦（J），U-伏（V），I-安（A），t-秒（s）。利用W=UIt計算電功時注意：式中的W、U、I和t是同一段電路同一段電路；計算時單位要統(tǒng)一單位要統(tǒng)一；已知任意的三個量都可以求出第四個量。 （3）單位：kWh、J和度，1 kWh= J、1

2、度= kWh。1 kWh表示電流在1 h內所做的功是1 kWh。 （4）測量：電能表。電能表串聯(lián)接在電路中，電能表的計數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時間內用電的度數(shù)。電能表示數(shù)的最后一位是小數(shù)。3.6106 1UIt科學（物理） 二、電功率二、電功率 1.電功率電功率： （1）定義：電流在 內所做的功叫做電功率。 （2）意義：表示電流做功的 。 （3）計算公式：P=UI、P=W/t，單位：P-瓦（W），W-焦（J）， t-秒（s），U-伏（V），I-安（A）。 （4）單位：W、kW，1 kW= W。 2.額定電壓額定電壓：用電器 工作時的電壓。 3.額定功率額定功率：用電器在 電壓下工作時的

3、功率。 三、電熱器三、電熱器 1.電流的熱效應電流的熱效應：電流通過各種電器時，都要發(fā)熱，即電熱。 2.電熱器是利用電來加熱的設備，如電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐等，電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的。單位時間 快慢 1 000正常 額定 科學（物理） 3.焦耳定律焦耳定律： （1）定義：電流通過導體產生的熱量跟 的平方成正比，跟導體的 成正比，跟通電 成正比。 （2）公式： ，單位：Q-焦（J），I-安（A），R-歐（），t-秒（s）。 1.額定功率和實際功率額定功率和實際功率： 一個用電器的額定功率只有一個額定功率只有一個，而實際功

4、率有無數(shù)個實際功率有無數(shù)個，燈的亮暗由其實際功率決定，實際功率越大，燈越亮實際功率越大，燈越亮。用電器上標出的正常工作時應接到的電壓叫做額定電壓。用電器在額定電壓下工作（正常工作）時的功率稱為額定功率。電流 電阻 時間 Q=I2Rt 科學（物理） 2.測電功率測電功率： （1）用電能表測量電功率：單獨讓某一用電器工作，利用電能表測量出一段時間t內電能表轉盤的轉數(shù)n，由電能表上的參數(shù)和轉數(shù)n計算出這段時間內消耗的電能W，根據P=W/t計算出用電器的電功率。 （2）伏安法測小燈泡的電功率： 實驗原理：P=UI； 電路圖：如圖1； 實驗器材：電源、小燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干。

5、說明：該實驗中滑動變阻器 的作用是讓小燈泡兩端的電壓高于、等 于、低于其 額定電壓，以觀察比較三種情況下小燈 泡的亮度。 圖1科學（物理） 3.電能表銘牌（如圖電能表銘牌（如圖2 2）的意義）的意義： “220 V10（20） A”中的“220 V”是指這個 電能表應接在220 V的電路中；“10 A”是指 這個電能表的標定電流，“20 A”是指短時間 內允許通過電能表的最大電流。 “3 000 r/kWh”是指接在這個電能表上的用 電器每消耗1 kWh的電能，電能表上的轉盤 轉了3 000轉。 “50 Hz”是指這個電能表應該在頻率為50 Hz 的交流電路中使用。 4.電功和電功率的區(qū)別電功

6、和電功率的區(qū)別：圖2科學（物理） 5.電功和電功率的計算式電功和電功率的計算式： W=UIt和P=W/tUI是計算電功和電功率普遍適應公式，還可用以下 變形式：W=I2Rt、W=U2t/R、W=Pt和P=I2R=U2/R，變形式只適應 于如電爐等純電阻的用電器。因為串聯(lián)電路中電流處處相等，在串串 聯(lián)電路中一般用公式聯(lián)電路中一般用公式W=I2Rt 、P=I2R；因為并聯(lián)電路中各支路兩端 的電壓相等，在并聯(lián)電路中一般用并聯(lián)電路中一般用WW= =U U2 2t t/ /R R、P P= =U U2 2/ /R R；在已知銘牌 或家庭電路中求電能時，往往用W=Pt?？茖W（物理） 例例1 如圖3所示是A

7、、B兩定值電阻的U-I圖像，由圖像中信息可知（ ） A.若將A 、 B兩電阻串聯(lián)在某電源兩端，則B兩端的電壓大 B.若將A 、 B兩電阻串聯(lián)在某電源兩端，則B的實際功率大 C.若將A 、 B兩電阻并聯(lián)在某電源兩端，則通過A的電流大 D.若將A 、 B兩電阻并聯(lián)在某電源兩端，則A的實際功率小 圖3科學（物理） 錯因分析錯因分析：本題易錯選B，易錯原因是不能正確選擇電功率的公式求實際功率。先利用A 、 B圖像，根據R=U/I得出電阻大小；再根據串并聯(lián)電路的特點、歐姆定律和電功率的公式得出正確結論。 解析：解析：由圖像可求得RARB。若將A、B兩電阻串聯(lián)在某電源兩端，通過它們的電流相等，根據U=IR

8、可知，UAUB；根據P=I2R可知，PAPB。若將A、B兩電阻并聯(lián)在某電源兩端時，兩電阻兩端的電壓相等，即UA=UB；根據P=U2/R可知，PAPB。 答案：答案：D 科學（物理） 例例2 如圖4所示，電源電壓保持不變。只閉合開關S1，燈泡L正常發(fā)光，再閉合開關S2，則（ ） A.電流表示數(shù)變大，燈變亮 B.電流表示數(shù)變小，燈變暗 C.小燈泡的額定功率變大 D.電路中的總功率變大 錯因分析錯因分析：本題易錯選A，易錯原因是以 為開關S2閉合后，干路電流增大，小燈泡 變亮。本題中小燈泡與電阻并聯(lián)，支路 中開關的斷開與閉合對小燈泡的亮暗沒有影響的。 解析：解析：本題考查并聯(lián)電路中的電功率。從圖中可

9、知，開關S2閉合時，燈泡L與電阻R并聯(lián)在電路中，故開關閉合前后，燈泡兩端的電壓不變，燈泡的亮度不變，A、B錯誤；小燈泡的額定功率是一定的，故 C錯誤；開關S2閉合后，電源電壓不變，電路中的干路電流增大，根據P=UI可知，總功率變大，故D正確。 答案：答案：D 圖4科學（物理） 例例3 小明同學家里的電熱飲水機有加熱和保溫兩種功能，可由機內溫控開關S0進行自動控制。小明從說明書上收集到如下表中的部分數(shù)據和圖5所示的電路原理圖。 請解答如下問題：（計算結果若不能整除，保留一位小數(shù)） （1）這個電熱飲水機正常工作時，在加熱狀態(tài)下的總電流大約是多大？ （2）若電阻R2的阻值為1 210 ，則電阻R1的

10、阻值為多少？ （3）在傍晚用電高峰期，供電電壓可能會下降。當實際電壓只有198 V時，這個電熱飲水機加熱的實際功率是多大？ 圖5科學（物理） 思路點撥：思路點撥：首先知道開關S0閉合處于加熱狀態(tài)，S0斷開處于保溫狀態(tài)；加熱時的電流I=P額/U額；其次根據并聯(lián)電路中P總=P1+P2，求出P1，再根據P=U2/R的變形式求出R1的電阻。 解析：解析： （1）I=P/U=920 W/220 V4.2 A （2）當開關S閉合、S0斷開時，電熱飲水機只有R2工作，處于保溫狀態(tài)。 電阻R2消耗的功率：P2U2/R2（220 V）2/1 210 40 W 當開關S、S0閉合時，電熱飲水機處于加熱狀態(tài)。此時R

11、1消耗的電功率： P1P總P2920 W40 W880 W 由P=U2/R得R1U2/P1（220 V）2/880 W55 （3）R總U2額/P額U2實/P實 實際加熱功率：P實P額U2實/U2額920 W（198/220）2745.2 W科學（物理）常見的測量電器的電功率有兩種途徑：常見的測量電器的電功率有兩種途徑：1.用電流表與電壓表測量：(1)實驗原理：P=UI。 (2)所測物理量：電壓、電流。(3)實驗電路圖：與伏安法測電阻相同。(4)實驗過程中要注意的問題：本實驗中需要測量小燈泡分別在等于額定電壓、高于額定電壓和低于額定電壓下的功率。實驗中要特別注意順序性，必須使加在小燈泡兩端的電壓

12、從高到低。每次讀數(shù)后開關要及時斷開。因為導體電阻的大小除由導體本身因素決定外，還與溫度有關，所以當電流通過導體時，導體因發(fā)熱而電阻變大，長時間通電時，前后測得的電流與電壓值會有偏差。所以，每次讀數(shù)后應及時斷開開關，這樣測得的數(shù)值較為準確。求小燈泡的額定功率時不能取平均功率，因為額定功率只有一個。2.用電能表與鐘表測量(1)實驗原理：P=W/t。 (2)所測物理量：電功(電能)、通電時間。(3)實驗過程中要注意的問題：該測量利用了家庭電路中的電能表，由于家庭電路中的電能表是接在干路中，為了能夠使電能表所測的電能就是待測電器的電能，在測量時必須把其他的用電器都關閉。 科學（物理）【例題】小柯同學做

13、“測量小燈泡的額定電功率”的實驗時，連接了如圖6甲所示的電路，實驗前觀察小燈泡的螺旋套上標有“2.5 V”字樣。(1)要完成圖甲的電路連接，電壓表應選擇連接 (填“0 3 V”或“0 15 V”)的量程。(2)在閉合開關前，滑動變阻器的滑片應放在最 (填“左”或“右”)端(3)按電路圖正確連接后，閉合開關，燈不亮，電壓表示數(shù)接近電源電壓，電流表無示數(shù)。造成這種現(xiàn)象的原因可能是 (填正確選項前的字母)。A.滑動變阻器斷路B.開關接觸不良C.小燈泡與燈座接觸不良D.電流表斷路 科學（物理）(4)閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為 V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表表盤如圖6乙所示，電流

14、表的示數(shù)是 A，則小燈泡的額定電功率是 W。 (5)向左移動滑動變阻器的滑片，會看到小燈泡變 (填“暗”或“亮”)一些，這說明小燈泡的實際功率與燈泡的 有關系。(6)實驗時，小柯回想起測電阻時通過多次測量求平均值可減少實驗誤差。于是他也做了3次實驗，相關實驗記錄及數(shù)據處理見下表： 你認為小柯這樣處理數(shù)據的方法是否合理： ，說明你的判斷理由 : 科學（物理） 答案：答案： （1）03 V （2）左 （3）C （4）2.5 0.2 0.5 （5）暗 兩端電壓（或通過的電流） （6）不合理 因為小柯通過計算平均值所計算出來的功率不是額定功率。 解析解析：（1）燈泡的螺旋套上標有“2.5 V”字樣，說明小燈泡的額定電壓為2.5 V，所以電壓表選擇03 V的量程；（2）由圖知，滑動變阻器下面接的是右邊一個接線柱，所以在閉合開關前，變阻器的滑片應放在最左端；（3）燈不亮，電流表無示數(shù)，說明無電流流過燈泡；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明燈泡斷路；（4