资源简介

第十八章 电功率
第一节 电能 电功
一、电能
1、电能的来源
电能的来源 能量转化过程
电池 干电池 化学能转化为电能
蓄电池
火力发电 燃料的化学能通过汽轮发电机转化为电能
各种 水力发电 通过水轮发电机将机械能转化为电能
发电 风力发电 通过风力发电机将机械能转化为电能
方式 地热发电 将地热能通过发电机将机械能转化为电能
太阳能发电 通过太阳能电池板等将太阳能转化为电能
核能发电 将核能转化为电能
2、电能的利用：用电器是消耗电能的装置，用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能的过程，消耗了多
少电能就得到倒立了多少其他形式的能。
3、电能的单位
（1）国际单位： ，符号： （2）常用单位： ，符号：
（3）换算关系：
二、电能的计算
1、电能的计量工具—电能表， 也叫电度表，是计量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪器。
2、电能表的读数：如：读作： 2 8 1 8 7 （注意：电能表计数器中最后一个数字是 部分）
3、电能表上所标参数的含义
（1）“220V”—该电能表的 。
（2）“10（20）A”—该电能表平时允许流过的 ，短时间里可允许通过的最大电流为 20A。
（3）“50Hz”—该电能表必须接到 的交流电路中使用。
（4）“3000r/（kW·h）”—每消耗 的电能，这个电能表的转盘要转过 。
4、电能表的计算
（1）计算电能：方法一：示数差法，W=月末示数-月初示数= kW·h 1kW·h=3.6×106J
方法二：公式法，W n r kW h n—转数（r） N—转速或参数（r/（kW·h））
N r / kW h
P W kW h（2）计算电功率： kW P—电功率（kW） W—电能（kW·h） t—时间（h） 1kW=1000W
t h
（3）电路允许通过最大总电功率：P=UI U 为 220V，I 取最大电流，如：10（20）A，I=20A，则 P=UI=220V×20A=4400W
5、节能的意义
（1）1kW·h 的作用：a、洗衣机工作约 2.7h b、电车行驶约 0.85km c、灌溉农田约 330m2 d、采掘煤约 100kg
（2）节能用电及相关措施：从生活中的点滴做起，如随手关灯，电视机、电脑等关机后拔下电源插头、尽量使用高亮
度、耗电少的节能灯具。
三、电功
1、电功的概念
（1）定义：当电能转化为其他形式的能时，我们就说 ，用 表示。
（2）实质：电流做功的过程就是 转化为 的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形
式的能，就消耗了多少电能。
如：电动机工作时，我们可以说电能转化成了机械能，也可以说电流做功使电动机能够对外输出机械能。
2、电流做功多少的影响因素：电流做功的多少跟 、 、 都有关。加在用电器
上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功越多。
3、电功的计算
（1）电功的计算公式： ，U—电路两端电压，I—通过该电流的电流，t—通电时间，W—电功。
（2）应用公式应注意：a、同体性——W、U、I、t 必须是同一个导体上的四个物理量；同时性——W、U、I、t 必须
是同一时间 t 内同一段电路中的三个物理量。
（3）单位： ，简称焦（J），
4、电功的推导公式： 、 （两推导公式只适用于纯电阻电路）
5、在串联电路和并联电路中电功特点及分配关系
串联电路 并联电路
特点 电流所做的总功等于各部分用电 电流所做的总功等于各部分用电器
器电流所做功之和，即（ ） 电流所做功之和，即（ ）
分配关系 电流通过各电阻所做的功与其电 电流通过各电阻所做的功与其电阻
阻成正比，即（ ） 成反比，即（ ）
第二节 电功率
一、电功率
1、比较电流做功快慢的三种方法
（1）相同时间，比较电功的多少，电功越多，表示 ；
（2）电功相同，比较所用时间，用的时间越短，表示 ；
（3）在物理学中，用电功率表示 ，电功率越大，表示电流做功越快。
2、国际单位： ，符号： ；常用单位： 、 单位换算：
3、电功率的定义： 。
4、部分用电器的电功率
家用空调 约（ ） 液晶电视机 约（ ）
电吹风机 约（ ） 计算器 约（ ）
排风扇 约（ ） 手电筒 约（ ）
5、电功率的计算
（1）定义式： ，P—功率（W），W—功（J），t—时间（s）
定义式中各符号的意义及单位如下
符号 意义 单位
W 消耗的电能 焦耳（J）
t 所用的时间 秒（s）
P 用电器的电功率 瓦特（W）
（2）计算式：
公式中各符号的意义及单位如下
符号 意义 单位
I 电流 A
U 电压 V
P 电功率 W
（3）推导式： ，
6、电功与电功率的区别及联系
电功 电功率
区 意义 表示消耗电能的多少 表示电流做功的快慢
别 定义 电能转化为其他形式的能的过程或电流做功的过程 电功与时间之比
单位 J、kW·h W、kW、mW
联系 由（ ）的变形（ ）可知，电功由电功率和电流做功的时间共同决定
二、额定电压 额定功率
1、额定功率和实际功率及相关物理量
定义 说明
额定电压 用电器正常工作时的电压 用电器上标明的电压值就是额定电压 U 额
额定电流 用电器正常工作时的电流 用电器上标明的电流值就是额定电压 I 额
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器上标明的功率值就是额定电压 P 额
实际电压 用电器实际工作时的电压 可能与额定电压相等，也可能不相等，用 U 实表示
实际功率 用电器实际工作时的电功率 可能与额定功率相等，也可能不相等，用 P 实表示
如：“220V 110W”表示：额定电压是 220V，额定功率是 110W
可以得出的结果是：额定电流： ，电阻： 。
2、额定功率与实际功率的区别与联系
额定功率 实际功率
区 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
别 是否变化 是确定的、唯一的，不随实际工作电 是不确定的，随用电器两端所加电压
压的改变而改变 的改变而改变
U 实=U 额，P 实=P 额，用电器正常工作；
联系 U 实>U 额，P 实>P 额，用电器不正常工作，有可能损坏用电器；
U 实3、用电器实际功率的计算思路
U 2额 U
2
额 U
2
思路 1： P R P 实额 R P 实额 R
U 2 U 2 U 2 U 2 U
思路 2： P 实 P额
额 P ：P 实 ： 额额 P实 （
实）2P
实 R R 实 R R U 额额
4、串联电路和并联电路中电学公式汇总
串联电路 并联电路
电流
电压
电阻
欧姆定律
分配关系 串联分压： 并联分流：
电功
电能表的计算
电功率
焦耳定律 （纯电阻电路 Q=W，非纯电阻电路 Q≠W，W=Q+W 机）
电功率的分配
第三节 测量小灯泡的电功率
一、伏安法测量小灯泡的电功率
1、实验目的：学习用电压表和电流表测量小灯泡的额定功率和实际功率，并加以比较。
2、实验原理：根据电功率公式： ，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。
3、实验器材：电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干。
4、设计并进行实验
（1）连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器的滑片置于 ；
（2）检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压等于 ，记录电压表和电流
表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况；
（3）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压 小灯泡的额定电压，记录电压表与电流表的示数，观察并记
录小灯泡的发光情况；
（4）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压约为额定电压的 1.2 倍，记录电压表与电流表的示数，观察并记录
小灯泡的发光情况；
（5）整理好实验器材并用公式 计算出小灯泡的额定功率和实际功率。
5、分析与论证
（1）小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的实际功率 ，灯泡发光 。小灯泡的亮度直接由它的 决定；
（2）小灯泡两端的实际电压只有在 额定电压时，才处于安全使用状态；
（3）小灯泡的实际功率有 ，额定功率只有 。
6、实验结论
（1）当实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率 额定功率，小灯泡 ；
（2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率 额定功率，小灯泡 ；
（3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率 额定功率，小灯泡 。
7、注意事项
（1）电源电压应高于小灯泡的额定电压，滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流，滑动变阻器
的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多，这样会使滑动变阻器的调压效果明显；
（2）连接电路时，电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择，如：小灯泡的额定电压 2.5V，则选 0~3V 的量程，
电流表的量程根据灯泡的额定电流来选择，一般小灯泡（1.2V~3.8V）的额定电流都小于 0.6A；
（3）连接电路时，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表；
（4）闭合开关前，要讲滑动变阻器的滑片置于连入电路中的阻值最大位置，以防止电路中电流过大，起保护电路作用；
（5）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的 1.2 倍，
同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。
二、试验中电路故障的分析
故障 现象 故障原因
闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表有示数 （1） ；
（2） ；
灯泡 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 （1） ；
不亮 （2） ；（3） ；
闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表 （1） ；
指针明显偏转 （2） ；
电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转 ；
电表 电流表与电压表的指针偏转角度很小 （1） ；
问题 （2） ；
电表的指针超过最大刻度 （1） ；（2） ；
滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度 滑动变阻器连接错误，没有遵循“ ”
无变化 的连接原则，使滑动变阻器连成了定值电阻
滑 动 无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡 ；
变 阻 的额定电压
器 问 无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡 （1） ；
题 的额定电压 （2） ；
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表 灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有
指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 置于阻值最大位置
第四节 焦耳定律
一、电流的热效应
1、定义：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 如：电流流过灯丝时，灯泡发光、发热；
电褥子通电后会发热……
2、电热器：电烙铁、电熨斗、电炉子、电饭锅、电暖器、电烤箱、电热水器等。
二、电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
1、探究电流产生的热量与电阻的关系
结论：通过导体的电流和通电时间一定时， ；
2、探究电流产生的热量与电流的关系
结论：通过导体的电阻和通电时间一定时， ；
3、探究电流产生的热量与通电时间的关系
结论：通过导体的电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
三、焦耳定律
1、内容： 。
2、公式： 各符号意义：Q—热量（焦耳 J），I—电流（安培 A），R—电阻（欧姆
Ω），t—时间（s）
3、焦耳定律的推导：电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式
的能量，电流产生的热量 Q 就等于消耗的电能（或电功）W，即 。再根据欧姆定律
变形式 得 。
4、（1）纯电阻电路：产生的热量等于消耗的电能，Q=W；（2）非纯电阻电路：消耗的电能
等于产生的机械能与热量之和，Q≠W；W=Q+W 机。
5、焦耳定律计算
例题、一根 60Ω的电阻丝接在 36V 的电源两端，在 5min 内共产生多少热量？
四、电热的利用和防止
1、电热的利用
家中的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器等都是利用电能转化为内能来工作的。
2、电热的防止
电视机、计算机、电动机等用电器工作时，不可避免地发热，既浪费能源又使导线温度升高，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。
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。