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第十八章 电功率
复习与提高
电功率
电能
电功
电功率
焦耳定律
电源提供电能
国际单位：焦耳；常用单位：千瓦时，度。1KWh=3.6×106J
测量工具：电能表，有两种计算电能的方法
电流做的功叫电功；实质：电能转化为其它形式的能
公式：W＝UIt ; 推导公式：W＝U2t/R ,W＝I2Rt
表示电流做功快慢的物理量；单位：瓦特、千瓦
公式：P＝W/t, p＝UI; 推导公式：P＝U2/R , P＝I2R
额定电压、额定功率，实际电压、实际功率
测量小灯泡的电功率
电功率的直接测量：电力检测仪；间接测量：伏安法测量
电流的热效应
影响因素：电流、电阻、通电时间
公式： Q＝I2Rt ; 推导公式：Q＝U2t/R ,Q＝UIt
电热与电功：纯电阻 Q=W ,非纯电阻 Q＜W
电热的利用与防止
思维导图
第1节 电能 电功
一、电能
1. 电能的来源与能量转化
电能
化学
机械
地热
太阳
核
2. 电能的单位
（1）国际单位： ，简称 ，用字母 表示。
（2）常用单位：
，字母符号为
，也叫“ ”。
1度=1kW·h
焦耳
焦
J
千瓦时
KW·h
度
=1×103 W×3600s
= 3.6×106J
3. 电能的利用与能量转化
内
机械
内
光
内
化学
二、电能的计量
1. 电能表
用来计量用电器在一段时间内消耗的电能。
2. 电能表的种类
常见的电能表：机械式电能表、IC卡电能表、电子式电能表。
3. 电能表的读数
电能表计数器上显示的数字是表从开始到读数为止用电器消耗的电能。示数：整数加一位小数，如图为______ kW·h 。
4. 利用电能表求消耗的电能
318.6
（1）电能表计算器上前后两次的示数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能：W=
（2）利用电能表的转数求电能的方法
利用电能表转盘的实际转速n和电能表参数Nrevs/kW·h，可以比较精确的计算出某段时间内消耗的电能。即
W= n/NkW·h
=
三、电功
1. 电功的概念
（1）定义： 所做的功叫做电功，用 表示。
（2）实质： 能转化为其他形式能的过程是 做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
电能是状态量：反映了做功的本领；
W后-W前
n/NkW·h×3.6×106 J
电流
W
电
电流
电功是过程量：反映了一段时间内电能 或 电能的多少。
2. 实验探究：影响电流做功多少的因素
（1）探究电功与电压的关系
③结论：在通过用电器的电流与
通电时间相同时，用电器两端的电压越大，电流
做功就越 。
②现象：电流与通电时间相同，两端电压较高的小灯较 。
①把两盏规格不同的小灯 联在电路中，用电压表分别测量它们两端的电压，同时观察比较小灯的 情况。
（2）探究电功与电流的关系
①如图所示，把两盏规格不同的
转化
消耗
串
发光
亮
多
小灯 联，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察比较小灯的发光情况。
②现象：电压与通电时间相
③结论：在用电器两端的电压与通电时间相同时，通过用电
同，通过电流较大的灯泡较 。
器的电流越大，电流做功就越 。
（3）进一步实验可得出：
电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成 比.
3. 电功的计算
（1）物理学规定：电功等于电压、
电流与通电时间的 。
（2）公式：
电功=
并
亮
多
正
乘积
电压×电流×通电时间
W = UIt
（3）国际单位： （ ）
1J =1V × 1A × 1S
常用单位： （ ）
1kw·h=
4. 电功的推导公式
由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ U/R 可推导出电功的两个公式：
W = W＝
提示：
（1）W＝UIt 是普遍适用的公式；电功的两个推导公式只适用于________电路；
（2）利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的 性和 性。
焦耳
J
千瓦时
KW·h
3.6×106J
U2/R t
I2Rt
同一
同时
纯电阻
第2节 电功率
一、电功率
1.比较电流做功快慢的方法
（1）相同时间，比较电功的多少，电功越多，表示电流做功越 ；
（2）电功相同，比较所用的时间，用的时间越短，表示电流做功越
；
做功的快慢，比值越大，表示电流做功越 。
2.电功率
（1）物理意义：是表示电流做功
的物理量。
（2）定义：电功率等于电功与时间之 。
（3）公式：电功率= 电功 /时间
快慢
比
比值
快
快
快
（3）用电功与时间的 表示电流
P = W /t
（4）电功率的推导公式:
由 P=W/t W=UIt I=U/R得
P= P= P=
（5）电功率单位
国际单位：瓦特（W）
常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）
换算关系： 1kW = W
1 W = mW
（6）一些用电器的电功率
3. 电功率和电功的区别
UI
U2/R
I2R
103
103
多少
快慢
W=UIt
P=W/t=UI
千瓦时
千瓦
二、额定电压 额定功率
1.测量小灯泡的电功率
【实验目的】
（1）会用电压表和电流表测量小灯泡的电功率。
（2）会正确调节滑动变阻器改变小灯泡两端电压。
（3）会总结实际功率随电压的变化规律，会总结灯泡亮度随实际功率的变化规律。
【实验原理】
根据公式P= ，若求小灯泡的电功率，需测定小灯两端的 与通过的 。
用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，就可以计算出小灯泡的电功率，这种测量方法也叫做 法。
电源、开关、电流表、电压表、 导线、滑动变阻器、小灯泡（额定电压2.5 V）。
【实验器材】
【设计并实验】
（1）设计电路如图所示。
（2）按照电路图连接电路。注意 开关，将滑动变阻器滑片放在阻值 处。将电压表和电流表指针调 。
UI
电压
电流
伏安
断开
最大
零
（3）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V（等于额定电压），记下此时对应的电流表示数 ，并观察灯泡的发光情况。
（4）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.0V（低于额定电压），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。
（5）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.9V（不能超过额定电压的1.2倍），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。
【数据记录处理】
根据公式P=UI 计算出小灯泡的额定功率和实际功率。
0.26
0.22
0.28
0.65
0.44
0.81
正常
较暗
较亮
【分析与论证】
①分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的
实际功率越大，灯泡越 。
②小灯泡的亮度是直接由它的
电功率决定。
③小灯泡的实际功率有多个，额定功率 有一个。
实验结论
（1）当小灯泡的实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率
亮
实际
只
P=UI=2.5V×0.26A=0.65W
等于额定功率，小灯泡 发光。
P额=UI=2.5V×0.26A=0.65W
（2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光较 。
（3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较 .
【交流讨论】
（1）对小灯泡的电功率进行了三次测量，为什么不求小灯泡功率的平均值
【分析】额定功率是额定电压下的功率，不是不同电压下功率的平均值；用电器在不同电压下的实际功率不同，把三次测量的平均值作为小灯泡的额定功率是不合理的。
正常
暗
亮
（2）本实验与伏安法测小灯泡电阻相比较，有哪些异同点？
实验原理不同
测电功率P=UI
测灯泡电阻R=U/I
实验结论不同
小灯泡的亮度由它的实际电功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。
小灯泡的电阻随着灯丝温度的升高而变大。
视频回忆——《测量小灯泡的电功率》
2. 额定电压与额定功率及其相关物理量
用电器 时的电压叫作额定电压，用电器在 电压下工作时的电功率叫作额定功率。
通常用电器的铭牌上标有 电压和 功率。
正常工作
额定
额定
额定
实际电压
用电器 时的电压
可能等于额定电压，也可能不相等
实际功率
用电器在__________下工作时的功率
可能等于额定功率，也可能不相等
视频讲解——《额定功率与实际功率》
小结：电功率可以使用电力监测仪直接测量，还可以通过测量用电器两端
的电压和通过用电器的电流，由电功率公式P=UI计算得出。
实际工作
实际电压
第4节 焦耳定律
一、电流的热效应
1. 电流的热效应
（1）寻找以下用电器的共同特点
电热毯、电水壶、电饭煲、烤箱等。
电流通过导体时电能转化成 能，这种现象叫做电流的热效应。
（2）电流的热效应
分析：用电器工作时都要 电能，都会 ，在这个过程中，电能转化为 能。
2. 探究影响电流的热效应的因素
消耗
发热
内
内
【提出问题】电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
【猜想及其依据】
①可能与通过导体的电流有关。因为导体在通入电流时才会发热，所以电流通过导体时产生热的多少跟电流有关；
②可能与导体的电阻有关。导线和电熨斗串联接入电路，电流是相同的，
③可能与通电时间有关。由生活经验可知，通电时间越长，电流产生的热量也会越多。
电熨斗热的温度高，而导线几乎不热，电流产生的热可能与电阻有关。
【设计实验 】
（1）实验装置介绍（焦耳定律 演 示器）
透明的塑料容器内密闭着空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。容器中有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。
（2）实验原理
如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。
（3）研究方法 ①控制变量法：
在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。
②转换法：实验中通过观察U形管液面的
高度差来比较电流产生热量的多少，这种
研究方法叫转换法。
（4）实验电路、器材如图所示：
为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片改变电流。
（5）实验记录表
【进行实验】
（1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路，使用学生电源供电。
（2）闭合开关，通电一段时间，观察U形管
液面高度差的变化。
（3）按照图乙将密封容器、开关及电源连接起来。实验中在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R3 ，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，从而研究电流通过导体产生的热量跟电流的关系。
由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同：I1=2I2
（4）闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒U形管液面的高度差的变化。
【收集证据】
小
小
大
大
【分析论证 】
（1）分析实验1可发现：在电流和通电时间相等的情况下，电阻越大，电流产生的热量越 。
（2）分析实验2可发现：在电阻和通电时间相等的情况下，电流越大，电流产生的热量越
。
多
多
（3）由实验步骤（4）可知，在电流和电阻相等的情况下，通电时间越长，电流产生的热量越 。
归纳实验结论
（1）在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越 。
（2）在电阻相同、通电时间相同的情况
下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 。
（3）在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越 。
【交流讨论】
多
多
多
多
用如图所示的装置也可以探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。请你对该装置进行评价。
该装置中，两个相同的烧瓶盛有质量相同、温度相同的同种液体；烧瓶内插有温度计，可以测量液体的温度。
烧瓶内部有两个阻值不同的电阻丝，组成串联电路接入电路中。
通过比较烧瓶内 可以探究影响电流通过导体产生热量的因素。
液体的温度
视频《探究影响电热多少的因素》
二、焦耳定律
1. 焦耳定律
（1）内容：
电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。
（2）公式： Q =
（3）公式中各物理量单位：
I 表示电流，单位是 （ ）
R 表示电阻，单位是 （ ）
t 表示时间，单位是 （ ）
Q表示热量，单位是 （ ）
2. 推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量，
即 Q = W 因为电功
W = UIt 根据欧姆定律
U = IR
平方
电阻
通电时间
I2Rt
安培
A
欧姆
Ω
秒
s
焦耳
J
所以 Q = W = UIt = I2Rt
可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。
3. 电功与电热的区别与联系
（1）电功与电热的区别
电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也
表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。
两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
（2）电功与电热的联系
①纯电阻电路
该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即电热等于电功 Q热量=W
Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R =I2Rt
这些公式适用于纯电阻电路.
②非纯电阻电路
在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能
量，只有一部分转化为内能 ，即电热小于电功 Q热量＜W 。
W总＝UIt =W机械能＋Q热量
三、电热的利用和防止
1. 电热的利用
电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的
主要部分是发热体，用电阻率大、熔点高的金属导线制成的。
家中的热水器、电饭煲、电熨斗，养鸡场中的孵化器等都是利用电热的例子。
2. 电热的防止
动机等用电器工作时都不可避免的发热，这既浪费能源，同时又使导线温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度后，绝缘材料会迅速老化，造成短路烧毁用电器，这就需要散热。
因此很多家用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装电风扇等方法散热。
有些用电器工作时将电能转化为其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能。例如电视机、计算机、电
视频总结——《焦耳定律》
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