第四讲 电功率提纲正式版Word格式文档下载.docx

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（1）定义：

用电器在1s内消耗的电能/电流在1s内做的功．

（2）意义：

描述用电器消耗电能的快慢/电流做功的快慢．

（3）计算：

合理选用公式

例如：

“220V　40W”灯L1和“220V　100W”灯L2

（4）常见大功率用电器：

空调、微波炉、电炉、电热器等．

（5）额定功率与实际功率

①当U实=U额时，P实=P额（正常发光）

②当U实>

U额时，P实>

P额（超亮/很亮）

③当U实<

U额时，P实<

P额（暗红/不发光）

（6）测量：

①电能表和秒表：

P=W/t（作法）

②伏安法

a．电路图（经典电路图）

b．原理：

P=UI

c．滑动变阻器的作用

d．与伏安法测电阻的区别

（7）常见计算

①串联/并联电路中：

P总=P1＋P2

（如“220V　100W”灯泡：

）

③

3、电热、焦耳定律

（1）焦耳定律：

Q=I2Rt，P热=I2R（专门求电热）

（2）电能W与电热Q的关系

①纯电阻电路中（电能全部转化为内能）

　W=Q=UIt=I2Rt=

（欧姆定律适用）

②非纯电阻电路中（电能部分转化为内能，部分转化为其他的能）

　此时：

W≠Q且W>

Q

　　　　W=P总t=UIt，Q=I2Rt（原始公式）

4、安全用电

一、家庭电路的组成，保险丝的作用和测电笔的正确使用。

1、家庭电路由进户线（即火线和零线），闸刀开关、保险盒、电灯、开关、插座等组成。

而且要知道它们的连接顺序，知道各种家用电器都是并联。

开关与灯，开关与它所控制的用电器是串联。

2、保险丝是在导线中的电流超过最大允许值时，及时熔断，起到自动切断电路，保护电路和用电器的作用。

基于这个作用，它必须串联在电路中；

材料特点是电阻率大，熔点低；

选择它时，额定电流要等于或稍大于电路中正常工作的最大电流，也注意要和电能表上标着的最大允许电流配套。

应当指出的是，现在许多地方使用的是一种新型保险装置，叫自动空气开关。

3、使用测电笔时，手要接触笔尾金属体，笔尖要接触电线或与电线连通的导体。

二、家庭电路中电流过大的原因和常见故障。

1、造成家庭电路电流过大的原因有两个：

①电路中用电器的总功率过大。

②短路。

2、家庭电路的常见故障分为断路和短路两大类。

三、安全用电常识和安全电压。

1、安全用电的常识是：

①不接触低压带电体；

②不靠近高压带电体。

2、安全用电是不高于36V。

二、典例剖析

例1、（2005·

南京市）一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作．

（1）在求电动机正常工作1min内所消耗的电能时，有以下两种不同的解法．

小明解：

W=UIt=2V×

0.8A×

60s=96J

小华解：

W=I2Rt=（0.8A）2×

1Ω×

60s=38.4J

哪位同学做得对，作出判断并说明理由．

（2）电动机正常工作1min内所转化的机械能是多少?

解析：

　　电动机工作时消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分使线圈发热转化为内能．小明算出的是电动机消耗的电能，小华算出的是电流通过电动机时产生热量的那部分电能，所以小明对．

　　电动机工作所转化的机械能等于电动机消耗的电能减去转化为内能的部分．即：

　　W′=W－Q=96J－38.4J=57.6J．

答案：

（1）小明正确，理由见解析

（2）57.6J

例2、（2004·

滨州市）如图所示，电源电压保持不变，电流表使用0.6A量程，电压表使用3V量程，小灯泡L上标有“2.5V　1.25W”字样，其阻值在工作中保持不变，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，若使R接入电路的阻值为4Ω，则灯泡L刚好正常发光，问：

（1）L的阻值为多大?

（2）电源电压为多大?

　　（3）现要通过调节R来改变灯泡L的工作状态，但必须保证电流表和电压表不超过其量程，R接入电路的阻值只能在什么范围内变化?

　　在滑动变阻器滑片移动的过程中，电路中的电流、电压都发生了变化，我们考虑的往往只是受电流表、电压表量程的限制，滑片的移动只能在一定范围内，而忽略了还要受灯泡的限制．

　　对

（1）、

（2）问很容易求得L的电阻RL=5Ω，电源电压U=4.5V．

　　（3）当电流表不超过其量程时，线路中电流IA=0.6A，此时可算得R的最小值RA=2.5Ω，电压表的示数UV=U－UL=4.5V－0.6×

5V=1.5V，不超过其量程．若仅仅考虑电流表和电压表不超过其量程，滑动变阻器R的最小电阻就是2.5Ω．但本题还有另一制约因素——电灯的额定电压和额定电流，灯泡L的额定电流I2=

=0.5A<

0.6A，所以若R的最小阻值是2.5Ω时，虽然保证了电流表和电压表不超过其量程，但灯泡L却能被烧坏．因此考虑灯泡L的因素，R的最小阻值应是保证L正常发光的电阻4Ω．

　　当电压表不超过其量程3V时，R两端的电压为3V，通过电流表的电流IA=IL=

=0.3A<

0.6A．此时，可算得R的最大值为Rmax=10Ω．再看灯泡L两端的电压4.5V－3V=1.5V，通过的电流为0.3A，不超过L的额定电压和额定电流．

　　∴R的变化范围：

4Ω≤R≤10Ω．

（1）5Ω　　

（2）4.5V　　（3）4Ω≤R≤10Ω．

例3、（2004·

武汉市）武汉市“两江四岸”（长江、汉江）亮化工程已初见成效，每到夜晚，五光十色的小彩灯、霓虹灯将我市装扮得绚丽多彩．小明和小婷为了探究小彩灯的发光情况，他们通过观察发现，每个小彩灯上标有“2.5V　0.25A”字样．

（1）要使这些小彩灯正常发光，应将一个这样的小彩灯________联在家庭电路的供电线路上（填“串”或“并”）．

（2）他们发现，当其中的一个小彩灯的灯丝断了，其余的小彩灯还能发光，这是为什么呢?

他们找来一个小彩灯，砸破玻璃外壳，发现灯丝（设阻值为R1）上并联接有一不发光的电阻R2，如图所示．关于R1与R2的大小，小明和小婷发生了争论：

　　小婷认为R2比R1小很多，灯丝R1发光时，由于R2和R1的接触处有一薄的绝缘层，电流只能从R1中通过．当灯丝R1断了，电路电压将击穿绝缘层，R2使电路导通，其余小彩灯还能发光，其亮度与原来相比________（填“不变”、“变亮”或“变暗”），原因是电路中的电流_________，灯丝R1的实际功率_________（填“不变”、“变大”或“变小”）．

　　小明则认为R2比R1大很多，灯丝R1发光时流过R2的电流可以忽略不计，当灯丝R1断了，R2使电路导通，其余小彩灯还能发光，其亮度与原来相比________（填“不变”、“变亮”或“变暗”）．设R2=15R1，且R1的实际功率小于0.1W时，灯丝R1就不能发光．试经过计算说明，最多允许多少盏小彩灯的灯丝R1断去，其余的小彩灯还能发光?

　　此题综合性较强，需要熟练运用串联电路的特点和功率的计算公式．同时还需要从实际情景分析出电路的连接情况．小彩灯的额定电压是2.5V，所以要串联后接入家庭电路．串联的个数为n=

=88个．按照小婷的说法，R2<

R1，当R1断开，利用R2接通时，电路中的电阻减小，电流变大，实际功率变大．小彩灯变亮．

　　此种设计，如果小彩灯断开一定数量后就会使更多的小彩灯烧坏．小明认为R2比R1大很多，当R1断开，R2使电路导通时，电路中电阻变大，小彩灯变暗．设有n盏彩灯断开时其余小彩灯还能发光，则有

（其中88为正常发光时的彩灯盏数，

，R2=15R1=15Ω．解得n=9.43，即最多有9盏彩灯断开时其他彩灯还能发光．

（1）串　　　

（2）变亮　　变大　　变大　　变暗　　9盏

例4、金属的电阻随温度升高而增大，小灯泡发光时，灯丝温度高，灯丝电阻比不发光时大得多．在课外兴趣小组活动时，某校两同学用实验研究小灯泡的电功率跟所加电压的关系，实验室提供给他们的器材是：

额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡一只，电压表一只，变阻器一只，电源（大于6V），开关一个，导线若干．

（1）甲同学根据P=UI设计了图a所示的电路进行研究；

乙同学先由计算式

算出小灯泡的电阻R，再根据

设计了图b所示的电路进行研究，你认为哪位同学设计的电路合理?

________________（填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；

（2）若甲、乙两同学按照各自所设计的电路进行实验，甲同学先测出若干组电压和电流值，再由公式P=UI求得对应的功率，并作出功率随电压变化的图像；

乙同学先测出若干个电压值，再由

和

求得对应的功率，也作出功率随电压变化的图像，则图中哪个反映了他们的实验结果___________（图上标有a的为甲同学所得的图像，图上标有b的为乙同学所得的图像）．

　　本例重点考查电阻受温度的影响，灯泡在从亮到暗的过程中，电阻是可变的，电阻随温度升高而增大，乙同学先利用

算出小灯泡的电阻，在此后的研究过程中忽略了电阻阻值的变化，因而错误．

　　两同学的测量原理都是利用

，可以看出，P和U皆非线性关系，所以C、D错误，正常发光以前，甲所测灯泡温度低，电阻小，功率大，正常发光时，甲、乙功率相等，超过额定电压，甲的功率比乙的小．

甲　　　B

例5、（2006·

丽水市课改区）某校学生宿舍走廊的路灯，原来用一盏“220V、40W”的白炽灯，每晚亮10小时．同学们发现灯泡容易损坏，需要经常更换．后来，学校电工用两盏“220V、40W”的灯泡串联后代替原路灯．结果，两盏灯的亮度比改装前要暗，但灯泡使用寿命明显延长．

（1）改装前，一盏路灯每晚需要消耗多少电能?

（2）改装后两灯的总功率是多少?

比原来省电还是费电?

（1）W=Pt=0.04kW×

10h=0.4kWh

　　　　或W=Pt=40W×

10×

3600s=1.44×

106J

（2）R=U2/P=（220V）2/（40W）=1210Ω

　　　　R总=1210Ω＋1210Ω=2420Ω

　　　　P总=U2/R总=（220V）2/（2420Ω）=20W　　省电

例6、（2004·

新疆）林芳新买了一台家用电热淋浴器，说明书的部分内容如图所示，一次装满水后，淋浴器所带温度计示数为20℃，通电50min后，温度计示数变为42℃，计算：

电压

220V

功率

1500W

容积

50L

（1）电热淋浴器加热过程消耗的电能是多少焦耳?

（2）加热过程水所吸收的热量是多少焦耳?

[c水=4.2×

103J/（kg·

℃）]

（3）比较

（1）、

（2）所得的数据，你认为合理吗?

为什么?

（4）如果不合理，将题中的条件加以改进，使之合理，写出一种改进方案．

（1）W=Pt=1500×

50×

60J=4.5×

106J．

（2）m水=ρ水V水=1.0×

103×

0.05kg=50kg．

　　　　Q水=c水m水△t水=4.2×

（42－20）J=4.62×

　　（3）由于W<

Q水，所以不合理．

　　（4）①可将题中的通电时间由50min改为60min．

　　　　②可将题中水的初温由20℃改为25℃．

　　　　③可将题中水的末温由42℃改为35℃．

（1）4.5×

（2）4.62×

　　　（3）、（4）见解析

例7．指出如图所示的家庭电路中，请指出哪些地方出现了错误？

通过分析：

我们看到此电路中多处出现了错误。

（1）家庭电路中保险丝应接在闸刀开关的下方，这样，在断开开关时，就可以在不带电的情况下，安全地更换保险丝，否则即使闸刀开关断开后，保险丝上也带电，无法更换保险丝。

所以保险丝和闸刀开关的位置接错了。

（2）控制灯泡的开关安装在零线一侧了，这样使得无论开关是否断开，灯与火线总是相连通，容易发生触电事故。

正确的接法是将开关安装在火线一侧。

（3）三孔插座上边的孔应接地，另外两孔分别接火线和零线。

这样当把三脚插头插在三孔插座里，当把用电器接入电路的同时，也把用电器外壳与大地连接破灭，此时即使火线绝缘皮破损或失去绝缘性能，而火线又与外壳接通，外壳带电，电流也会从接地导线流走，人体接触外壳就没有触电危险了。

（4）三孔插座上的保险丝应接在火线上，因为保险丝接在零线上，当保险丝断开时，插座上仍带电，仍存在触电的危险。

（5）两孔插座应该一个孔接零线，一个孔接火线，这时只要把家用电器的插头插入插座里，家用电器就接入电路中正常工作了。

而图中将插座接在一根火线上，这样把用电器的插头插入插座中时，不能接通电路使用电器正常工作。

答：

（1）保险丝和闸刀开关位置接错，保险丝应接在闸刀开关的下方；

（2）控制灯泡的开关不应该安装地零线一侧；

（3）三孔插座上边的孔应接地；

（4）三孔插座上的保险丝应接在火线上；

（5）两孔插座不应接在一根火线上；

（6）在火线和零线之间接了一根保险丝，这是绝对不允许的。

例8．原来室内电灯正常发光，当把台灯的插头插入插座时室内电灯全部熄灭，保险丝熔断，发生这一现象的原因可能是什么？

（）

（A）台灯的功率太大（B）插座处原来有短路

（C）台灯灯座处有短路（D）台灯插头处有短路

分析：

原来室内电灯正常发光，当把台灯的插头插入插座时保险丝熔断，说明电路中电流强度急剧增加。

但一盏台灯的功率不会太大，所以不会使保险丝熔断，不会造成电流急剧增大，这一现象应该是短路造成的，所以A不对；

若插座处原来有短路，不插台灯保险丝也会熔断，所以答案B也是错误的；

而台灯灯座或插头处有短路，不使用时不知道，一旦插头插入插座时都会造成保险丝的熔断。

因此选项C、D是正确的。

例9．小红家中的四盏灯突然全部熄灭了，检查保险丝发现并未烧断，用测电笔测试室内各处电路时，氖管均发光。

她对故障作了四种判断，其中正确的是（）

（A）灯泡全部烧坏了（B）进户零线断路

（C）室内线路某处短路（D）进户火线断路

题目中给出了四种判断，它们虽然都可以导致“电灯突然全部熄灭”，但通过对灯熄灭后所做的检查结果进行分析，即可得出正确的判断。

首先检查保险丝发现未烧断，说明答案C是错误的，因为如果有短路故障，电路必会因电流过大而烧断保险丝。

其次用测电笔测试室内各处电路时氖管均发光，说明线路中火线连接完好。

因此答案D也是错误的。

另外用测电笔测试零线时，正常情况下氖管应不发光，现在氖管发光，说明零线通过灯泡的灯丝与火线处于接通状态，故灯泡全部烧坏的可能是不存在的，即答案A也是错误的。

本题的答案应选择B，即由于进户零线断路，使电路不能闭合，灯泡不亮，但室内各处都处于带电状态。

选项B正确。

例10．某家庭电路中，已有两盏电灯和一个电饭煲工作，如果再使用微波炉，则该电路的（）。

（A）总电流变大

（B）总电压变大

（C）总电阻变大

（D）总功率变大

家庭电路中的用电器都是并联使用的，如果再使用一个微波炉，并联的用电器增多，支路越多，总电阻越小，电路的总电阻减小。

在电压一定的条件下，通过电路的总电流将变大。

电路的总功率等于各用电器功率之和，增用一个微波炉，电路的总功率也将变大。

选项A、D正确。

几道综合题：

例11．某用户电能表如图所示，若安装时此表示数为002000，求到现在为止，电能表用了多少电能？

电能表盘已转了多少圈？

户内已装有40W日光灯2盏，60W白炽灯4盏，能否再接一只600W的电炉？

本题从题目看，已知条件甚少，关键要从电能表盘面的标识入手，将所给出的标识转化为有用的已知条件。

图中自上而下给出的标识的意义是：

“kWh”说明计量单位是千瓦时（度）。

“220V5A”表示此表额定电压为220V，允许通过的最大电流为5A。

“3000r/kWh”表示每消耗电能1kWh，电能表转盘转3000转。

根据40kWh-20kWh，目前已消耗电能W20kWh。

根据标识，1度转3000转，20度的转数为，则目前电能表已转过的转数：

N20kWh3000r/kWh6104r（6万转）

该电表允许安装的用电器总功率为：

PUI220V5A1100W

用户已安装的用电器总功率为：

P140W260W4320W

用户还可安装的用电器最大功率为：

P2PP11100W320W780W

待装电炉的功率为600W，小于P2，可以安装。

例12．如果你的家庭电路中有一只表盘上标有3000r/kWh的电能表，另外你手头还有一块秒表，如何测量你家中某一盏白炽灯的实际电功率？

要求：

（1）写出测量方法和要测量哪些量；

（2）写出根据测量的量计算灯泡电功率（单位为瓦特）的数学表达式。

根据电能表表盘上标有3000r/kWh，表明每消耗1kWh的电能，电能表转盘转3000转，可见表盘转动转数与电路消耗的电能成正比，因此可以利用秒表记时，同时观察表盘转动转数，计算出电路在一定时间内消耗的电能，最后根据公式

计算出电功率。

这就要求①断开其它用电器，只闭合待测白炽灯的开关，看表盘在一定时间t秒内转动多少转。

②若为n转则

（W）

这里n表示表盘转动的圈数，t表示表盘转动n圈时所使用的时间。

例13．由电源引到某工地的一只“220V，100W”的灯泡比较暗，测得该灯泡的实际功率只有81W，既然灯的实际功率小于额定功率，证明灯两端电压不是220V，说明输电线电阻不能忽略。

而电源电压为220V，输电导线上消耗的功率约有多大？

你在计算中用到了什么近似？

此电路中灯泡和输电线可视作串联在同一电路中，解题过程中要运用串联电路的关系式；

因为在初中物理解题时，一般不考虑温度对电阻的影响，因此在解题过程中要抓住灯泡电阻不变这个恒量。

解：

灯泡的电阻：

灯泡的实际电压：

输电导线两端电压：

U线UU实220V198V22V

电路中电流：

输电导线上消耗的功率：

P线U线I22V0.41A9W

所以输电导线上消耗的功率约为9W，计算中用到了认为电灯电阻不随温度改变，这是一种近似。

根据以上数值如I导和U导求R导也是可以的