1、第1818课时 电功率 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 一、电能和电功 1.电能 (1)利用:把电能转化为其他形式的能。 (2)国际单位:焦耳(J)。 (3)常用单位:kW h 1 kW h=3.6106 J。 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 (4)测量工具电能表: 用途 测量用电器在一段时间内消耗的电能 技术 参数 220 V 电能表应接在 220 V的电路中使用 10(20)A 10 A 表示电能表的标定电流为 10 A;20 A 表 示电能表允许通过的最大电流为 20 A 50 Hz 电能表在 50 Hz的交流电路中使用 3 000 revs/ (kW h) 接在这个电能表上的用
2、电器,每消耗 1 kW h 的电能,电能表上的转盘转过 3 000转 读数 方法 电能表前后两次的读数之差就是用电器在这段时间内 消耗的电能 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 2.电功 (1)实质:电能转化为其他形式的能。电功的多少等于电能转化为 其他形式的能的多少。 (2)大小:电流做功的大小与电流的大小、电压、通电时间有关, 电压越高,电流越大,通电时间越长,用电器做功越多。 (3)计算公式:W=UIt。 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 二、电功率 1.物理意义:表示电流做功快慢的物理量。 2.定义:电功与时间之比。 4.单位:瓦(W),千瓦(kW
3、),1 kW=103 W。 5.(1)额定电压:用电器在正常工作时的电压。 (2)额定功率:用电器在额定电压下的功率。 (3)实际电压:用电器在实际工作时的电压。 (4)实际功率:用电器在实际电压下的功率。 3.计算公式:P= =UI。 推导式:(1)P= 2 ;(2)P=I2R。 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 三、测量小灯泡的电功率 1.原理:P=UI。 2.器材:电源、开关、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、 导线。 3.电路图: 4.分析论证:(1)当U实U额时,P实P额,灯泡强烈发光;(2)当U实U额 时,P实P额,灯泡发光暗淡;(3)当U实
4、=U额时,P实=P额,灯泡正常发光。 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 知识梳理 自主测试 一 二 三 四 四、焦耳定律及其应用 1.电流的热效应 电流通过导体时电能转化为内能的现象。 2.焦耳定律 (1)内容:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方成正比,跟导 体的电阻成正比,跟通电时间成正比。 (2)公式:Q=I2Rt。 3.电热的利用和防止 (1)利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。 (2)防止:用电器装有风扇、散热窗等,将产生的热散去。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 1.右图是小明观察家中的电能表,下列说法正确的是( ) A.此电能表应该接在220 V的电路中使用 B
5、.电能表的额定功率是220 W C.小明家已经消耗的电能为107 J D.此电能表转盘每小时转过3 000转 答案:A 解析:此电能表应该接在220 V的电路中使用,故选项A正确;电能表 的额定电压为220 V,故选项B错误;小明家已经消耗的电能为107 kW h,故选项C错误;“3 000 revs/(kWh)”表示每消耗1 kW h的电能, 电能表上的转盘转过3 000转,故选项D错误。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 2.右图中电源电压保持6 V不变,灯泡L标有“6 V 6 W”字样,开关S 闭合后,在滑片P从b端向a端滑动的过程中,下列说法正确的是( ) A.灯泡两端的电压不断增大
6、 B.通过灯泡的电流不断减小 C.灯泡消耗的电功率不断减小 D.灯泡消耗的电功率恒定不变 答案:A 解析:由串联电路电压规律可知,并联部分分得的电压越来越大,即 灯泡两端电压越来越大,故A正确;由欧姆定律可知灯泡中的电流越 来越大,故B错误;由P=UI可知,灯泡消耗的电功率不断增大,故C、D 错误。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 3.一个标着“220 V 1 100 W”的电炉,正常工作时电阻丝的电阻为 ;当其两端电压为110 V时,该电炉的实际功率为 W。 (不计温度对电阻的影响) 答案:44 275 解析:电炉正常工作时的功率 P=1 100 W,电压为 220 V,根据 P= 2
7、可得,电阻丝的电阻 R= 2 = (220V)2 1 100W=44 ;当电路中的电压降低到 110 V时,其实际功率 P实= 实2 = (110V)2 44 =275 W。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 4. 如图所示,电源电压不变,L是标有“12 V 6 W”的小灯泡,且其电阻 不随温度变化,R1=16 ,滑动变阻器R2的最大电阻值为24 ,只闭合 S、S2时灯L恰能正常发光。 (1)求电源电压; (2)同时闭合开关S、S1、S2,且滑片P位于最下端B时,求电流表的示 数; (3)当闭合开关S时,求电路的最小总功率和此时电压表的示数。 答案:(1)12 V (2)1.25 A (3)
8、2.25 W 4.5 V 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 解析:(1)只闭合S、S2时,电路为灯泡的基本电路;由于灯泡正常发光, 所以电源电压等于灯泡的额定电压,即12 V。 (2)同时闭合开关S、S1、S2且滑片P位于最下端B时,R1与滑动变阻 器并联,并且滑动变阻器的全部阻值接入电路,电流表测量干路电 流;电路的总电阻 R总= 1 1+ = 1624 16+24=9.6 电流表的示数 I= 总 = 12V 9.6=1.25 A。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 (3)当闭合开关 S 时,R1、滑动变阻器以及灯泡串联;由 P= 2 可知,灯 丝的阻值 RL=L 2 L = (12V)
9、2 6W =24 电路中最小电流 I最小= 1+L = 12V 16+24+24=0.187 5 A 电路的最小总功率 P=UI最小=12 V0.187 5 A=2.25 W 由欧姆定律可知,电压表的示数 U=I最小RL=0.187 5 A24 =4.5 V。 考点梳理整合 1 2 3 1.关于电能表的计算问题 电能表的基本应用主要表现在两个方面,一是根据电能表计算电 费,二是根据电能表盘面上的参数计算电能。 (1)计算电费: 考点梳理整合 1 2 3 【例1】 小明家电能表上月底的示数为08116,本月底的示数如图所示,他 家本月消耗的电能为 kW h。若按0.5元/(kW h)计费,本月应
10、 付电费 元。他家同时使用的用电器总功率不得超过 W。 解析:消耗电能为W=W1-W2=951.6 kW h-811.6 kW h=140 kW h; 电费的单价为0.5元/(kW h),所以应交电费为140 kW h0.5元 /(kW h)=70元;U=220 V,I=10 A,则使用的用电器总功率不得超过 P=UI=220 V10 A=2 200 W。 答案:140 70 2 200 考点梳理整合 1 2 3 考点梳理整合 1 2 3 (2)根据盘面参数计算电能: 【例2】 下图是某电能表表盘的部分数据(imp表示电能表指示 灯闪烁的次数)。当电路中某用电器单独工作6 min时,电能表指示
11、 灯闪烁了320次,则该用电器消耗的电能是 kW h,它的功率 是 W。 答案:0.1 1 000 单相电子式电能表 DDS879 3 200 imp/(kW h) 220 V 5(20) A 50 Hz 解析:因为电路中每消耗 1 kW h 的电能,指示灯闪烁 3 200 次。所 以当指示灯闪烁 320 次时,消耗的电能为 W= 320imp 3 200imp/(kW h)=0.1 kW h,t=6 min=0.1 h,用电器的功率 P= = 0.1kW h 0.1h =1 kW=1 000 W。 考点梳理整合 1 2 3 考点梳理整合 1 2 3 某城市实施阶梯电价,具体方案如下表: 小刚
12、留心观察了一下自家电能表,分别记录了他家第一天早8:00,晚 21:00和第二天早8:00这三个时刻的读数,如图所示。则他家这一天 共消耗电能 kW h,应付电费 元。 用电时段 时段范围 电价 高峰期 第一天 8:0021:00 0.55 元/(kW h) 低谷期 21:00第二天 8:00 0.30 元/(kW h) 考点梳理整合 1 2 3 答案:6 2.8 解析:第一天早8:00、晚21:00和第二天早8:00这三个时刻电能表 的示数分别为1 359.0 kW h、1 363.0 kW h、1 365.0 kW h,则高峰 期消耗的电能为1 363.0 kW h-1 359.0 kW
13、h=4 kW h,低谷期消耗的 电能为1 365.0 kW h-1 363.0 kW h=2 kW h,这一天共消耗电能4 kW h+2 kW h=6 kW h;需要缴纳的电费为0.55元/(kW h)4 kW h+0.3元/(kW h)2 kW h=2.8元。 考点梳理整合 1 2 3 2.巧用不变量妙解电功率问题 电功率的计算是同学们在电学学习过程中的一道难关,如何利用 不变量正确选用公式是解决此类问题的关键。 【例3】 如图所示,电源电压不变。将定值电阻R1和R2串联后接 在电源上,R1消耗的功率为3 W,R2消耗的功率为6 W,则R1= R2;若将它们并联后仍接在该电源上,则电路消耗的
14、总功率为 W。 考点梳理整合 1 2 3 解析:R1和 R2串联时,通过两电阻的电流相同,P1=I2R1,P2=I2R2, 则1 2 = 1 2 = 3W 6W = 1 2,所以 R1=0.5R2。当两电阻串联时,电路中消耗的 总功率 P串=P1+P2= 2 1+2 = 2 31=9 W,整理得 2 1=27 W,两电阻并联 时,总电阻 R= 12 1+2 = 121 1+21 = 2 3R1,消耗的功率 P= 2 = 2 2 31 = 3 2 2 1 = 3 227 W=40.5 W。 答案:0.5 40.5 考点梳理整合 1 2 3 考点梳理整合 1 2 3 在如图所示的电路中,灯泡L上标
15、有“6 V 3 W”字样。 当只闭合开关S1时,灯泡L恰能正常发光,电阻R1的功率为P1;当只闭 合开关S2时,电流表的示数为0.3 A,电阻R2的功率为P2。已知 P1P2=209,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则电阻R1与R2的比 值为 。 答案:45 考点梳理整合 1 2 3 解析:当只闭合开关 S1时,灯泡 L 与电阻 R1串联,电流表测电路中的 电流。 因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,所以,由P=UI 可得,电路中的电流 I1=P U = 3 6 =0.5 A。当只闭合开关 S2时,灯泡 L 与电阻 R2串联,电流表测电路中的电流,此时电路中的电流 I2=0.3 A。 由
16、P=I2R 可得,R1与 R2的功率之比P1 P2 = I12R1 I22R2=( I1 I2) 2 R1 R2=( 0.5 0.3) 2R1 R2 = 20 9 ,解得R1 R2 = 4 5。 考点梳理整合 1 2 3 3.与实际有关的电功率问题解题方法探究 电功率问题往往与生活科技联系非常密切,因此许多创新题目都 是从人们的生活和生产实际中挖掘出来的,使所学知识能灵活地应 用到生活实际中来解决实际问题。主要涉及电路的串联和并联、 电能表、电功、电功率等内容,题型多为计算题。 考点梳理整合 1 2 3 【例4】 小杨家买了一个家用电吹风,如图甲所示,简化电路如 图乙所示,主要参数如表格中所示
17、,则(不考虑温度对电阻的影响): 热风温度 4575 额定功率 热风 1 200 W 冷风 200 W 额定电压 220 V 质量 0.66 kg 考点梳理整合 1 2 3 (1)选择开关应旋至何处时,吹风机工作的功率最大?此时电路中 的总电流多大?(计算结果保留一位小数) (2)当电路供电电压为110 V时,吹风机电热丝的实际功率为多大? 解析:(1)开关旋至 AB处时,电吹风处于吹热风状态,此时功率最大。 电路中的电流 I= 总 = 1 200W 220V 5.5 A。 (2)P2=P总-P1=1 200 W-200 W=1 000 W, 电热丝的电阻 R= 2 2 = (220V)2 1
18、 000W=48.4 当电路供电电压为 U实=110 V 时,吹风机电热丝的实际功率 P2= 实2 = (110V)2 48.4 =250 W。 答案:(1)AB处 5.5 A (2)250 W 考点梳理整合 1 2 3 考点梳理整合 1 2 3 图甲、乙、丙分别是江涛网购的速热式电热水器 实物图、说明书部分参数及等效工作电路图(图中R是给水加热的 电阻),则: (1)该电热水器正常工作时电流是多大? (2)该电热水器正常工作10 min消耗的电能是多少? (3)用电高峰时,若此电热水器两端的实际电压仅为200 V,它的实 际功率为多大?(电热水器的电阻恒定,结果保留一位小数) 考点梳理整合 1 2 3 答案:(1)30 A (2)1.1 kW h (3)5 454.5 W 解析:(1)由 P=UI 可得电热水器正常工作时电流 I= = 6 600W 220V =30 A。 (2)正常工作 10 min 消耗的电能 W=Pt=6.6 kW 1 6 h=1.1 kW h。 (3)由 P= 2 得电热水器的电阻是 R= 2 = (220V)2 6 600W = 22 3 实际电压为 200 V 时热水器的实际功率为 P实= 实2 = (200V)2 22 3 5 454.5 W。
