电功与电功率.docx

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电功与电功率

有关电功率的计算

知识要点精析

　　1、利用

和

求

和R

　　已知用电器的额定电压和额定功率，利用公式P=UI可以计算出额定电流

=

/

。

又因为R=U/I，所以用电器的电阻

。

比较规格为“220V60W”和“220V　25W”的两盏灯发现：

额定电压相等时，额定功率越大，电阻越小，其灯丝越粗；额定功率越小，其灯丝电阻越大，灯丝越细。

　　2、利用

、

和

计算

（1）方法一：

按下述步骤进行计算：

　　①用电器的额定电流为

；

　　②用电器的电阻为

；

　　③用电器的实际电流为

（灯泡电阻不变）；

　　④用电器的实际电功率为

。

　　这是一种常规的解题步骤，容易理解和掌握，但过程较复杂，计算量大。

（2）方法二（比例法）：

根据P=U2/R，用电器的额定功率和实际功率分别为

　　以上两式相除可得

　　这是一种较为简便的解题方法，计算量不大，应熟练掌握。

典型例题：

　　例1、如图所示电路中，电压表示数是12V，电阻R的阻值为8Ω，电流每分钟在R上做的功是480J，如果灯泡的额定电压是8V，则灯泡的额定功率是多少？

　例2、一只标有“PZ220—40”和一只标有“PZ220—100”的灯泡，若：

（1）把它们并联在220V的电源上，问哪盏灯亮些？

（2）把它们串联在220V的电源上，哪盏灯亮些？

例3、走廊上装有一盏“220V，40W”的电灯，为了节约用电，电工师傅给电灯串联了一只定值电阻，使这盏灯的实际功率为额定功率的25%，求：

（1）电灯两端的实际电压；

（2）这只定值电阻的阻值；（3）定值电阻的功率（电源电压为220V）。

　例4、一个电阻器标有“1kΩ，10W”，使用这个电阻器时，允许通过的最大电流及允许加在电阻器两端的最大电压各是多少？

　　例5、如图所示，灯泡的电阻是4Ω（设其电阻不变），当滑动变阻器的滑片P由b端滑至中点c时，灯泡的实际功率之比是4：

9，并且滑动变阻器两端的电压减小1.5V，求：

（1）滑动变阻器的最大阻值。

（2）电源电压。

电功率及测定

　　　知识要点：

1、电功率

　　电流在单位时间内所做的功叫做电功率，电功率是表示电流做功快慢的物理量。

电功率与电功是不一样的，电流做功多，电功率不一定大；电功率大，电流做的功也不一定多。

　2、电功率的计算公式

和P=UI是两个最基本的计算公式，结合欧姆定律

可以推导出

和P=I2R，这两个公式仅适用于纯电阻电路。

3、电功率的单位

　　瓦特，符号W。

比瓦特大的单位有千瓦，符号kW，1kW=1000W。

4、串、并联电路中电功率的特点

（1）串联电路中，I1=I2，故

，即串联电路中用电器的电功率与电阻成正比；P=UI=（U1+U2）I=U1I+U2I=P1+P2，即串联电路的总功率等于各串联用电器的功率之和。

（2）并联电路中，U1=U2，故

，即并联电路中用电器的电功率和电阻成反比；P=UI=U（I1+I2）=UI1+UI2=P1+P2，即并联电路中的总功率等于各并联用电器的功率之和。

　5、额定功率与实际功率的关系

　　用电器的铭牌上一般标着它的额定电压和额定功率，它们是用电器的技术指标，是在设计用电器时就确定了的。

用电器制成后，它的额定电压和额定功率就是个定值。

用电器正常工作时需要满足的电压为额定电压，此时用电器的功率为额定功率。

实际电压是指用电器实际工作时两端的电压，实际功率是指用电器实际消耗的电功率，它随实际电压的变化而变化，反映了用电器实际工作的情况。

当U实=U额时，P实=P额；当U实＜U额时，P实＜P额；当U实＞U额时，P实＞P额。

　6、测定小灯泡功率的实验原理

　　伏安法测小灯泡功率的原理是利用电压表测电压，利用电流表测电流，利用公式P=UI计算功率，在额定电压下测出的功率就是额定功率。

　7、实验电路图如图所示

　　电路中的滑动变阻器可以调节小灯泡两端的电压，使之等于、略高于、略低于灯泡的额定电压，观察实验过程中灯泡的亮度，并计算出相应的功率。

　　8、在连接实物电路时，要注意电路中的开关始终是断开的，电流表和电压表的正负接线柱不能接错，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处。

　　典型例题：

　　例1、一只灯泡接在220V的电路上，通电5min灯丝消耗的电能是3300J，求：

（1）该灯的电功率为多大？

（2）通过该灯的电流为多大？

　　　例2、一只电灯上标有“220V　100W”字样，其中220V表示________，100W表示_________。

它正常工作时通过灯丝的电流是_________A。

当加在它上面的电压为额定电压的一半时，电灯的电功率是_________W。

　　例3、如图所示是张梦设计的测定额定电压为2.5V的灯泡额定功率的电路图，请你回答下列各题：

（1）由图可知a是________表，b是_________表。

（2）测量前，开关应_________，滑片应滑至_________端。

　　（3）若小灯泡的电阻值约为10Ω，电源由两节干电池串联组成，电流表有0~0.6A和0~3A两个量程，电压表有0~3V和0~15V两个量程，则a表量程应选_________，b表量程应选________。

　　（4）闭合开关，发现小灯泡两端电压只有1.5V，滑动变阻器的滑片应向_________端移动才能使电压表示数为________V，此时灯泡的实际功率就是额定功率。

　　（5）要测量的实验数据是_________和________，计算灯泡的额定功率的公式是________。

　　　例4、如图所示电路中，滑动变阻器的滑片P向右移动时，电压表示数_________，电流表示数_________（填“变大”“变小”或“不变”），电灯亮度_________。

　　　答案：

变大；变大；变亮。

sa

　　例5、两只外形相同额定功率不同的普通白炽灯泡，在它们的铭牌上只能看清“220V”的字样，怎样确定哪只灯泡的额定功率较大？

请写出你所知道的方法。

（要求写出两种方法）

　　方法一：

_________________________________________________________

　　方法二：

__________________________________________________________

课　外　拓　展

发散思维的应用（电功率）

典型例题

　　如图所示的电路，电源电压为U，R1=30Ω，当滑动变阻器的滑片P在变阻器最右端时，电压表的示数为4.5V，当滑片P滑到变阻器中点时，伏特表的示数为3V，那么在这两种情况下电阻R1消耗的电功率各为多少？

　　应用1

（1）一只12V0.5A的小灯泡，把它接在16V的电源上使用时，必须__________一个_________Ω的电阻才能使灯泡正常发光，这个电阻功率为__________W。

（2）如图所示，电源电压不变，电键闭合后，若把滑动变阻器的滑片P向左移动，电流表的示数将__________，伏特表的示数将___________，灯泡的亮度将__________。

　　应用2

　　将三只完全相同的220V40W灯泡并联在220V的电路上，那么它们的总功率是多少？

　　　应用3

　　一只灯泡灯丝断了，一个同学小心地把断了的灯丝又搭上了，发现灯的亮度大了许多，这是什么原因？

　　应用4

　　把额定电压为2.5V和3.8V的灯泡并联接入电路，经过一段时间，通过电量多的是（　　）。

　　（A）2.5V灯泡　（B）3.8V灯泡

　　（C）一样多　　（D）条件不足无法判断

电功、电功率、焦耳定律

章末复习

　　．

　　基础知识导引

　　1．电流可以通过用电器来做功，它能产生机械能做机械功，也可以发热、发光，电流做功有着广泛的用途．

　　就电流做功的本质而言，电流做功的过程实际就是把电能转化为其它形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能量．

　　2．电流所做的功叫电功，电流做功的多少可用公式表示：

W=U·I·t

　　即电流在某段电路所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中通过的电流和通电时间的乘积．在公式中电压单位用伏，电流单位用安、时间单位用秒，那么电功单位W用焦耳做单位，焦耳单位太小，生活中常用“度”来作为电功单位，1度＝3.6×106焦．

　　电功的测量常用电能表（也就是几乎每家都有的电度表）．

　　3．单位时间内的电功称为电功率，它反映的是做功的快慢，电功率的公式为　P＝U·I

　　即电功率为电压和电流的乘积，公式中若电压单位用伏，电流单位用安，那么功率单位用瓦特，简称瓦，符号为W．比瓦单位大的有千瓦，1千瓦＝1000瓦．

　　前面讲的“度”就是“千瓦时”，即电功率为1千瓦，电流在一个小时内所做的电功：

　　1千瓦时＝l000瓦×3600秒＝3.6×106焦．

　　4．用电器在正常工作时的电压叫额定电压，而用电器在额定电压下的功率叫额定功率．若用电器不在额定电压下工作，此时的功率称为实际功率．若工作电压大于额定电压，那么实际功率大于额定功率，长期在大于额定电压的状态下工作会损害用电器；若工作电压小于额定电压，那么实际功率将小于额定功率，在此状态下未能发挥用电器的实际作用．

　　5．由于电功率公式P=I·U，所以只要测出用电器两端电压和流经用电器的电流，就可算出电功率，这和伏安法测电阻实验有相似之处，所以有时也称为用“伏安法”测功率．

　　6．电流做功最常见的是利用电流流经用电器产生内能，事实上只要有电流通过，总会产生内能，此规律用焦耳定律来反映，电流通过导体产生的热量用Q来表示，此时：

Q=I2·R·t

　　即是说产生的热量等于流经导体电流的平方与电阻大小及时间的共同乘积，若电流I用安做单位，电阻只用欧做单位，时间t用秒做单位，那么热量的单位用焦耳．

　　7．因为只要有电流通过，不管你是否需要，都会产生热，这就是电流的热效应。

有些用电器就是利用电流的热效应，如电烙铁，电烤箱，电熨斗，电饭煲等。

但有时产生的电热却带来麻烦和危害．所以要尽快散发这些热量．这就是矛盾，但我们要学会利用矛盾和克服矛盾．

　　重点难点点拨

　　一、关于电功

　　电流做功比较抽象，用力学中的功的概念很难理解电功．电流做了多少功，简称电功，电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能，所以说电功是电能转化的量度，电流有诸多效应，每种效应都有对应的能量转化发生，如内能、光能、机械能，化学能等等．电功是过程量，伴随着能量状态的变化．

　　电功的计算公式，在初中阶段主要通过实验来体会和理解，可以认为是实验定律．把两个电阻不同的电灯泡（设灯泡L1的电阻为R1，灯泡L2的电阻为R2，R1＞R2），这两个灯泡串联在电路时，会发现L1的亮度大，我们知道串联时电流相同，因为U＝IR，所以U1＞U2，这说明了在电流相同和通电时间相同的情况下，电压高时，电功多；若把两灯并联，两灯两端的电压相同，由

可知I1＜I2，而此时灯L2亮些，这说明了在电压相同和通电时间相同时，电流大的做的电功多．由此可知：

电功和电压、电流及通电时间之间的关系．科学家们经过更加精密的实验得出的结论是：

某段电路上的电功与这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间成正比。

用公式表达为：

W＝U·I·t，如果电压单位用伏，电流单位用安，时间单位用秒，此时电功单位用焦耳．

　　若为纯电阻电路，即电能全部转化为热的电路，用欧姆定律

，代入电功基本公式，还可以导出两个公式：

=I2R·t。

　　二、用电器的额定功率与实际功率

　　额定功率是用电器设计时的性能指标，一个用电器制好后，额定功率是确定的，在用电器设计时确定的正常工作电压叫额定电压。

当用电器两端加的是额定电压，流经用电器的电流为额定电流，此时的功率就称为额定功率。

　　用电器在工作时实际做功的功率称为实际功率，实际功率的大小由实际电压（加在用电器两端的电压）所决定，当实际电压大于额定电压时，其实际功率将大于额定功率，长期在此状态下工作，用电器不堪重荷将会损坏；若实际电压小于额定电压，实际功率小于额定功率，此时用电器不能发挥正常效益．例如白炽灯一般在220伏的额定电压下正常工作，若电压小于220伏，灯泡亮度发暗，若加在用电器上的实际电压等于额定电压，用电器就能达到额定功率、平时题中出现的灯泡正常发光、用电器正常工作等，指的就是用电器在额定电压下工作．

　　额定电压、额定电流、额定功率、用电器的电阻往往都标在用电器上但是4个物理量只要标出两个，其余两个可以通过公式推出．例如电灯上有“30W，220V”指的是额定电压为220伏，而额定功率为30瓦；小灯泡会标有“3.5V，o.5A”说明了它的额定电压和额定电流，额定功率和电阻也可通过公式P＝UI和

算出；广播喇叭若标有25w、16Ω，告诉的是额定功率和电阻；对于滑动变阻器来讲，往往告诉你电流和电阻值．每一种电器所给出的物理量值都有特定含意，在使用前要搞清楚．

　　对于纯电阻用电器来说：

实际功率和实际电压有如下关系：

首先每个用电器工作时可认为电阻不变，这样

，所以

，利用一个额定电压为220伏，40瓦的灯泡，接在110伏的电路上，其实际功率

×40瓦＝l0瓦．

　　三、电功率与电阻的关系

　　在计算时，一般用电器工作时电压对电阻的影响是有的，但这点很小的影响一般不予考虑，所以一个特定的用电器的电阻可以认为不变，也可以通过公式

算出来．例如额定电压为220伏，额定功率为40瓦的灯泡，其电阻

欧＝12l0欧．

　　对于纯电阻电器，由电功率的基本公式P＝UI和欧姆定律

，可以推导出另外两个电功率公式P＝I2·R，

，于是有的同学随口就说出：

由P=I2·R，可以得出用电器的电阻大小与电功率成正比；由

，可以得出用电器的电阻大小与电功率成反比．但问题来了，到底是正比对，还是反比对．其实两种讲法都不对，因为任何物理定律都要在一定的条件下才能成立，离开条件，不能随便就下结论．对于公式P=I2R，它只适用于串联电路，因为串联电路中电流强度相同，所以可以得出结论：

在串联电路中导体的电功率与其电阻成正比；对于公式

，它只适用于并联电路，因为导体在并联时，电压相同，所以才能下结论：

在并联电路中导体的电功率与其电阻成反比

　　四、焦耳定律

　　焦耳定律是一个实验定律，课本上是从实验开始引导出最后结论的，这里要特别注意．电功公式W＝U·I·t是普遍适用的，无须任何条件，电热公式（即焦耳定律）Q＝I2Rt也是普遍适用的，也无须使用条件，但如果要W＝Q，即电流所做电功等于产生的电热，就需要条件．只有在纯电阻电路中——电功全部用来产生热量，上式才能成立，而且焦耳定律也可以通过电功公式和欧姆定律导出：

W=UIt而U＝I·R，代入电功公式即可得到焦耳定律Q＝I2Rt，很多用电器除了产生电热外，还要产生其它能量，如电动机主要产生机械能，电灯会产生光能，电镀槽会产生化学能，收音机要产生声能等，所以在选择公式时要慎重，不能随便

答案：

　　1、A　2、B　3、A　4、D　5、ABC　6、C　7、A　8、B　9、D　10、D　11、ABCD　12、D　

　　13、ABCD　14、BC　15、D　16、B　17、C　18、BD　19、D　20、B

电功率

　　　知识和技能基本要求：

　　1、知道电功率表示消耗电能的快慢、并知道电功率的单位有瓦和千瓦。

　　2、会用电功率的定义式

进行简单计算。

　　3、会用电功率的计算式p=UI进行有关计算。

　　知识要点：

　　一、电功率

　　1、物理意义：

表示用电器消耗电能（做功）快慢的物理量。

它只能区分快慢，不区分多少。

　　2、电功率的大小：

用电器电功率的大小等于它在1秒内消耗的电能。

公式：

　　符号意义及单位：

W——电流做的功（消耗的电能）——焦耳（J）

　　　　　　　　　　t——所用时间——秒（s）

　　　　　　　　　　p——用电器的功率——瓦特（W）

　　电功率的单位还有千瓦（KW）　1千瓦（KW）=1000瓦（W）

　　公式

变形得W=pt，若电功率“p”用“KW”做单位，时间t用“h”做单位；那么电功“W”的单位就是“千瓦时”（度）。

　　注意：

千瓦是电功率单位，而千瓦时是电功（电能）单位，二者不可混为一谈。

　　二、测量电功率

　　经理论分析证明，电功率p等于电流I和电压U的乘积。

所以可以用电流表和电压表直接测量用电器中通过的电流和两端电压，来间接得知电功率大小了。

　　计算式：

p=IU。

　　式中：

电流I必须用安培（A）做单位，电压U须用伏特（V）做单位，这样电功率p的单位才是瓦特（W）。

　　三、实际功率与额定功率

　　用电器实际消耗的功率p=IU，随着加在它两端的实际电压改变而改变。

加在用电器两端的实际电压可以有多个，而对应每个实际电压的功率都叫实际功率，也有很多个。

因p随U而改变，所以我们就不能泛泛地说一个用电器的功率多大，而要指明电压。

　　用电器正常工作时的电压叫做额定电压，用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。

一般说来，在用电器的铭牌上标的电压和电功率，就是这个用电器的额定电压和额定功率。

当用电器两端的实际电压高于或低于额定电压时，用电器都不能正常工作。

若实际电压偏小，用电器消耗的实际功率低于额定功率。

实际电压偏高，长期使用会影响用电器的寿命，还可能烧坏用电器。

　　四、电功和电功率的计算

　　根据定义式

和计算式p=IU可得出计算电功的公式W=pt=IUt，此式中，电流I要用安培（A）作单位，电压U用伏特（V）作单位，时间t用秒（s）作单位，那么电功W的单位就是焦耳（J）

　　典型例题：

　　例1、下表为一电热水器的铭牌。

求

（1）它在额定电压下工作时，通过电热水器的电流是多少安？

电热水器

额定电压220V

额定功率1500W

容　量　4.5L

（2）若在额定电压下，连续使用了20min，电热水器消耗的电能是多少千瓦时？

例2、一灯泡上标有“PZ220—40”字样，①若把它接在220V的电路中，通过灯泡的电流多大？

这时灯泡的电阻多大？

②若把它接在200V的电路中，它的电阻多大？

实际电流多大？

实际电功率又是多大？

　例3、标有“4V，2W”的小灯泡L与滑动变阻器R'如图接入电路中，闭合开关S，当变阻器的滑片在图示位置时，电压表示数为10V，这时小灯泡恰能正常发光。

　　求：

（1）小灯泡中通过的电流多大？

（2）变阻器R'连入电路的电阻值多大？

　　（3）变阻器R'消耗的功率多大？

动手动脑

现有两个标记模糊不清外形相同，额定电压都是220V，但额定功率相差较大的白炽灯泡，请你动脑想一想，怎样判断哪一个灯泡的额定功率大，说出你的办法来。

答案:

　　方法1：

观察灯丝粗细，灯丝较粗的额定功率大。

　　方法2：

将两个灯泡并联在220V的电源上，亮度较大的额定功率大。

　　方法3：

将两个灯泡串联接在220V的电源上，亮度较小的额定功率大。

　　方法4：

用电压表和电流表测电阻，电阻小的额定功率大