1、第1节 电能 电功第十八章 电功率学习目标1.知道电能及其单位，知道电能表的作用、读数方法；2.知道电源和用电器工作过程中能量的转化；3.会用公式W=UIt进行电功的简单计算。电能风能化学能化学能太阳能核能 水能电能电能在现代社会中的广泛来源：发电机干电池蓄电池太阳能电池纽扣电池电池电能风力水力化学能太阳能核能还有潮汐发电，地热发电等。电灯热和光电风扇动能电视机光能、声能洗衣机动能电炉热能空调冷热变化电脑光能、声能电冰箱冷热变化电能 各类用电器在生产生活中把电能转化成其他形式的能 我们经常说的“度”，就是电能的单位，它的学名叫做千瓦时，符号是kW h。在物理学中，更常用的能量单位是焦耳，简称焦
2、，符号是J。1度=1千瓦时(kWh)=3.6106焦耳（J）3.认识电能的单位1焦耳有多大呢？普通的手电筒通电1s，消耗的电能大约是1J。微波炉工作1min消耗的电能大约是60000J。把一个苹果举高一米做功大约等于1J。你知道你家里一个月要交多少电费吗?供电部门收费之前根据什么来确定用户所用的电量的?电能的计量“220 V”表示这个电能表应该在220 伏的电路中使用。“10（20）A”表示这个电能表的标定电流为 10 A，额定最大电流为20 A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。“50”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。“600 revs/（kW h）”表示接在这个电能
3、表上的用电器，每消耗 1 kW h的电能，电能表上的转盘转过 600 转。1.电能表：用来测量电路消耗电能的仪表电能表：用来测量电路消耗电能的仪表 有一种电子式单向电能表已开始使用，期中没有转动的铝盘，靠内部的电子电路计算电能，读数由液晶板显示。用户买来IC卡后插入，电能表读取卡中的金额。一旦金额用完，电能表切断电路，这时需要到银行为IC卡储值，重新插入电能表。4267843744W1=_kWhW2=_ kWh1月底:2月底:W=_ kWh 4267.8 4374.4 W2-W1=106.6 2月份用电：2.电能表的读数及电能计量方法读数读数1 kW h 的作用采掘原煤 约100 kg电炉炼钢
4、约1.6 kg电车行驶 约0.85 km发1度电要消耗0.35 kg标准煤，排放0.872 kg二氧化碳，要关注能源消耗造成的环境破坏。灌溉农田约 330 m2洗衣机工作约 2.7 h电脑工作约 5 h电能是人们生活的重要资源，为节约每一度电，我们要从点滴做起。1 kW h 的作用 电流流过用电器，把电能转化为其他形式能的过程，也就是电流做功的过程，所以，电流能够做功。电功：电流所做的功。符号：W。实质：电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流作了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。也就是消耗了多少电能；获得了多少其他形式的能。电功三点拨：科学家们用精确的实验研究得出：（2
5、）在电压和时间相等的条件下，电功跟电流成正比。（3）在电压和电流相等的条件下，电功跟时间成正比。（1）在电流和时间相等的条件下，电功跟电压成正比。结论：电流在某段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压成正比；跟电路中的电流成正比；跟通电时间成正比。在物理上，人们用：“W”表示电功，因此：W=U I t电功的单位是“焦耳”，简称“焦”，符号是“J”1J=1V1A1s1.某日光灯在照明电路中正常工作时，其电流是0.13A，若通电10min，则电流做功为多少焦耳?解：W=UIt=220V0.13A1060s=17160J电能 电功电能单位：KWh、度、J电能的计算：电能表各参数的计算读数电功的计算：W
6、=UIt能量的转化1.用_测量一段时间内家用电器消耗的电能。2.电能表上“220V”表示该电能表应该在_的电路中使用。3.电能表上表盘的数字是以_为单位。4.10月初表盘：应记为_ 10月底表盘：应记为_ 10月份消耗电能为_4267.8kWh4374.4kWh 106.6kWh电能表 220V kWh5.有一块手机电池，上面标明电压为有一块手机电池，上面标明电压为3.7V，容量，容量1130mAh，它充满电后，大约存储了多少电能？，它充满电后，大约存储了多少电能？解：U=3.7V Q=1130mAh W=U I t =3.7V1.13A13600s =15051.6J 答:它充满电后，大约存
7、储了15051.6J电能。6.小明观察单位电能表有“600r/(kWh)”的字样。他观察电能表的转盘在2min内转动了60转。请你计算这2min内小明班上消耗多少kWh的电能？合多少J？解:N=600r，W1=1 kWh=3.6 106 J，n=60r W=nNW1 =60r600r 1 kWh =0.1 kWh=3.6 105 J答：2min消耗0.1kWh的电能，合3.6 105J。第2节 电功率第十八章 电功率 观察电能表，常常可以发现：电能表上的铝盘在使用一只节能灯时转得慢，在使用电热水器时转得快。电能表铝盘转动的快慢是否与用电器的种类有关！这两种用电器究竟有什么不同？下面我们来看它们
8、的铭牌。灯泡和热水器铭牌图热水器 节能灯上的“24 W”和电热水器上的“2200W”的字样是什么意思?节能灯学习目标1.知道电功率的定义、定义式、单位；2.知道千瓦时的由来和意义；4.知道额定电压和额定功率；3.会用公式P=UI进行简单的计算。分别拿一只 25 W 的灯泡和一只 1800 W 的电热水壶，分别接在电路上，比较电能表铝盘转动的快慢，并说明哪个用电器消耗电能较快？物理学中用电功率表示用电器消耗电能的快慢。“1800W”比“25W”的用电器消耗电能较快！灯泡上的“25W”和电热水壶上的“1800W”表示消耗电能的快慢。电功率一换算关系：1 kW=103 W 1 W =103 mW各种
9、不同的用电器，电功率一般是不同的，翻看用电器的说明书，我们常常可以看到“电功率”这样的参数。下面是一些用电器的电功率。1物理意义：表示电流做功的快慢。2单位：瓦特，简称瓦，符号是 W。千瓦(kW)，毫瓦(mW)天河一号巨型计算机 4.04106W液晶电视机约100W家用空调约1000W排风扇约20W吸尘器约800W手电筒约0.5W电吹风机约500W计算器约0.5mW台式计算机约200W电子表约0.01mW小资料用电器的电功率电动机农田灌溉时用来带动水泵的电动机，功率大约在几千瓦到几十千瓦之间；大型发电站的发电功率可达一百万千瓦以上。发光二极管的功率约为50mW。小资料你一定能找对下列用电器的电
10、功率你一定能找对下列用电器的电功率彩色电视机 0.4W半导体收音机 125W日光灯 800W电饭锅 40W试一试电流做功相同，比较时间长短，通电时间相同，比较做功多少，有哪些方法可以比较电流做功的快慢？电流通过电风扇的电动机，半小时消耗电能72000J，电流通过起重机的电动机，2秒内消耗电能40000J，电流通过哪种电动机消耗电能快?做功多的电流做功快。时间短的电流做功快。想一想数学表达式为:由W=UIt，得:W 焦耳（J）t 秒 （s）P 瓦特（W）3.电功率定义：电流在单位时间内所做的功。1W=1J/s=1VA功率 =电功时间 W 千瓦时（kW h）t 小时（h）P 千瓦（kW）1瓦特=1
11、焦耳/秒=1伏特安培即：我们学习了功率的公式P =WtP=UI和结合欧姆定律U=IR，电功率的公式还能变形为P=I2RP =U2R和 仅适合纯电阻电路，即电能全部转化为内能的电路。适合所有电路在串联电路中电流处处相等，若电阻R1、R2的功率分别为P1、P2，则 4.串、并联电路中电功率的特点I1I2211 11112222222PU II RRPU IIRR结论：串联电路用电器的电功率与电阻成正比。在并联电路中各支路电压相等，若电阻R1、R2的功率分别为P1、P2，则 U1U221111212222212UPU IRRUPU IRR结论：并联电路用电器的电功率与电阻成反比。kW h 和 kW
12、是两个不同物理量的单位。如果 P 和 t 的单位分别用 kW、h，那么它们相乘之后，就得到电能的另一个单位：千瓦时（度）。W=Pt1 千瓦时可以看作功率为 1 kW 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。P=Wt“千瓦时”的来历二W=Pt=1kW1h=1kWh=1000W3600s=3.6106J即:1kWh3.6106J思考：从公式WPt 你想到了节能的办法吗？可以在不改变用电时间的情况下，尽可能的减小用电器的功率，也可以在不减小用电器功率的情况下，减少用电时间。也可以同时减小用电器的功率和用电时间。演示实验1：将两只“PZ220V 25W”和“PZ220V 60W”的灯泡，先后并联和串联接入
13、家庭电路中，观察灯泡的发光情况。现象：在串联电路中两灯泡变暗了，并且在并联电路中更亮的灯泡，在串联电路中反而更暗。不同用电器的电功率一般不同，那么，在不同情况下，例如在不同电压下，同一个用电器的功率总是一样的吗?额定电压 额定功率三演示实验2：取一个标有“3.8V 1.5 W”的电灯泡。把它接在3.8 V的电路中，它正常发光。把它分别接在2V和4V的电路中，观察并比较它们的亮度。说明用电器消耗的电功率随着它两端电压的改变而改变。现象：在电压为 3.8V 时，灯泡正常发光；在低于3.8V 时，灯泡发光暗淡；在高于 3.8 V 时，灯泡强烈发光，甚至灯泡烧坏。3实际电压、实际功率 实际加在用电器两
14、端的电压U实。用电器在实际电压下工作时的功率P实。1额定电压：用电器正常工作时的电压U额。2额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率P额。U实=U额，则 P实=P额；用电器正常工作。U实 U额，则 P实 P额；可能烧毁用电器。U实 U额，则 P实 P额；用电器不能正常工作。一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，但可以有多个实际电压和实际功率。灯泡的亮度是由灯泡在电路中工作时的实际功率所决定的。观察白炽灯泡和洗衣机的铭牌，理解其中的含义。PZ表示普通照明，220V是它的额定电压,100W是该灯泡在额定电压220V工作时的电功率是额定功率。一只灯泡接在220 V的电路中，正常工作20h，消耗1
15、KWh的电能，求：这只灯泡正常工作时的电流。解：=P=Wt1KWh20h =0.05kW=50W=I =PU50W220 V=0.23A答：这只灯泡正常工作时的电流是0.23A。练一练测量方法一：原理：实验步骤：用电能表测出用电器消耗的电能W，用停表测出用电时间t，由公式 计算出用电器的电功率。电功率的测量四P=WtP=Wt测量方法二：原理：实验步骤：用电压表测出用电器两端的电压U，用电流表测出通过用电器的电流I，由公式P=UI计算出用电器的电功率。P=UI电功率电功率定义：表示电流做功的快慢单位：瓦(W)，千瓦(kW)，豪瓦(mW)表达式：P=Wt推导式：P=I 2RP =UI=U2R“千瓦
16、时”的来历额定电压和额定功率电功率的测量：P=UI 1.下列关于电功率的说法中，正确的是（）A.电功率是表示电流做功多少的物理量；B.电功率是表示电流做功快慢的物理量；C.电功率大的用电器消耗电能一定多；D.电功率大的用电器工作时间一定短；B21 度电可以供 40 W 的灯泡工作多长时间？答：1 度电可以供 40 W 的灯泡工作 25 h。解：t=25 hWP1 kWh40 W1 kWh0.04 kW3一台电视机5 h耗电1度，这台电视机的功率是多少?解：P=0.2 kW=200 WWt1 kWh5 h答：这台电视机的功率是 200 W。5一位电视记者在讲到某工厂上半年共节约电5000kW h
17、 的时候，手举一只理发用电吹风机说：“我这只电吹风是 500 瓦的，也就是 0.5 千瓦，这个工厂节省的电力可以开动 10 000 个这样的电吹风”。这位记者错在哪里?4某电视机的电功率是 150 W，每天使用3 h，一个月用电多少千瓦时?（按 30 天计算）解：W=Pt=0.15 kW3 h30=13.5 kW h 答：一个月用电 13.5 kW h。这位记者的说法混淆了电能和电功率的概念。第3节 测量小灯泡的电功率第十八章 电功率生活中常用的各种灯问题导入：看完画廊，你心中会有哪些疑问呢?A.如何在不同场合选择合适的灯？B.为什么我们看到的灯有的亮一些，有的暗一些？C.如何知道在相等的时间
18、里哪一个灯泡消耗的电能多？D.灯泡铭牌上的信息有什么含义呢？灯泡的额定电压是220V灯泡的额定功率是45W220V 45W灯泡工作时的功率一定为额定功率吗？又该如何测量呢？如何测量灯泡的电功率如何测量灯泡的电功率？本次实验选择哪一种方法呢？测量电功率可以使用专用的功率表，但是在非专业的实验中，常常通过电流和电压的测量来间接得知用电器的电功率。P=WtP=UI秒表电压表电能表电能表学习目标1.会用电压表、电流表测小灯泡的电功率，进一步理解额定功率和实际功率；2.知道小灯泡的电功率随它两端电压的改变而改变，并发现其变化规律。测量小灯泡的电功率。P=UI （伏安法测电功率）实验目的实验原理电源、开关
19、、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡（额定电压2.5 V）。实验器材请根据实验原理画出实验电路图。实验电路图（1）移动变阻器的滑片使小灯泡两端的电压分别为额定电压、低于额定电压、高于额定电压（约 1.2U额）。（2）记录电压值，电流值，同时观察比较灯的亮度有何区别。实验要求实验数据记录表该如何设计呢？次数电压U/V电流I/A电功率P/W发光情况123 小灯泡的额定电压是_V。2.5实验数据记录表（1）将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处。（2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数依次为2.5 V、1.5V和3 V，依次记下电压表示数
20、U和对应的电流表示数I，分别将U、I记录在表格中；（3）观察并比较三次小灯泡的发光情况，将现象记录在表格中。实验步骤次数电压U/V电流I/A电功率P/W发光情况123 小灯泡的额定电压是_V。2.5实验数据记录表2.51.53.0正常发光比正常发光暗比正常发光亮0.300.180.360.750.271.08分析数据U实=U额P实=P额灯正常发光U实U额P实 P额灯比正常发光_U实U额P实 P额灯比正常发光_暗亮实验结论1.不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大。2.小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。交流与合作1.对小灯泡的电功率进行了三次测量，
21、为什么不求小灯泡功率的平均值？2.本次实验与伏安法测电阻相比较，有哪些异同？实验中最可能出现错误的是哪几个环节？在哪方面容易出现较大的误差？3.在实验的设计、操作和分析的过程中，你发现了什么新的问题？这个电路有什么错误或不妥之处吗？应该怎样纠正？甲灯标有“PZ 220 V 40 W”，乙灯标有“PZ 220 V 100 W”，将两盏灯并联接在220 V 电路中，比较两灯的亮度。知识拓展：灯泡亮度的比较拓展1：结论：U实=U额 时，P额 大的灯泡亮。将上述两灯串联接在 220 V电路中，比较两灯的亮度。比较两盏灯的亮度，应比较它们的实际功率，实际功率大的灯泡亮。拓展2：结论：U实 U额 时，P额
22、 小的灯泡亮。知识拓展：灯泡亮度的比较实验原理：伏安法实验方法：注意事项：电压表、电流表、滑动变阻器的连接和使用实验结论：小灯泡亮度随功率的改变而改变P=UI测量小灯泡的功率1.利用如图所示的器材，测量小灯泡的电功率。（1）在闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻阻值应最_，即滑片应位于_端（填“左或右”）。大左（2）闭合开关后，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，则电路中可能出现的故障是_。灯泡断路（3）排除故障后，再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2 V 时，电流表的示数如图所示，此时电流为_A，小灯泡的功率为_W。0.30.62.小灯泡上标有“6 V 3 W”字样，
23、将这盏灯接到3 V电压下，它比正常发光时_（选填“亮”或“暗”），这时它的实际功率为_W。暗0.753把“220V 40W”灯泡接在110V的电路中，求灯泡的实际功率。解：由 P=UI、I=U/R 得=（220V）240W=1210=（110V）21210=10W=P实U实R2U2额P额R=4.焦耳定律第六章 电功率 小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴，可是用手一摸电视机的后盖就发现，小明刚看过电视。你知道他爸爸是根据什么判断的吗？学习目标学习目标1.认识到电能可以转化为热能，了解电热的应用。认识到电能可以转化为热能，了解电热的应
24、用。2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。电时间的定性关系。3.知道电流热效应的利用与危害。知道电流热效应的利用与危害。电流的热效应一生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。电烤箱电烙铁电热水壶生活中利用电流热效应的用电器电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?观察与思考观察与思考可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大。电流的热效应与那些因素有关？可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大。可能
25、与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大。思考猜想与假设实验装置实物图演示实验研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量。控制变量法实验目的实验方法实验原理实验1：研究电热与电阻关系R1=5 R2=10 A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多。实验2：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5 R=5R=5I1 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
26、电阻产生的热量越多。结论1：在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。结论2：在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。结论3：在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。实验结论1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2.公式：Q=I2Rt 3.单位：焦耳（J）焦耳定律二电流 I 的单位：A电阻 R 的单位：时间 t 的单位：s热量 Q 的单位是：J焦耳（1818-1889）例1：一根60 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产生多少热量？分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电
27、流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。解：I=UR=36V60=0.6A Q=I2Rt=(0.6A)260300s=6480J 4.根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律 非纯电阻电路：W总总Q (W总总UIt=W外外Q)Q=W=UIt=I2Rt根据欧姆定律U=IR又又W=UIt 若电流做的功全部用来产生热量即Q=W 焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q=W=UIt=Pt=来计算热量。U2Rt纯电阻电路：W总总=Q放放=Pt=UIt=I2RtU2Rt分析论证：电流热效应与电阻关系1.在串联电路中，由P=UI，U=IR，可以得出P=。这个式子表明：电流相等时，在一
28、定时间内，导体产生的热量跟电阻成 。2.在并联电路中，由P=UI，可以得出P=。RUI 这个式子表明：电压相等时，在一定时间内，导体产生的热量跟电阻成 。IR正比反比U2R例2：某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能为:W总总=UIt=220V2A60s=26400J线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)25 60s=120J 得到的机械能为：W机机=W总总Q=26400J120J=25200J1.电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热 电热器的优点：清洁卫生
29、，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。电流热效应的利用和危害三很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。2.电热的危害 电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。快把发出的热散发掉。（1）列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等（2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施电脑主机有风扇散热;电视机上的散
30、热窗、电动机外壳有许多散热片焦耳定律电流的热效应焦耳定律特征：电流通过导体会发热探究电流热效应跟哪些因素有关表述：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式：Q=I2Rt Q=I2Rt 的推导公式的应用1.现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1 1R2，分别接，分别接 入电源电压入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情的电路中，相同时间内，它们发热情 况是况是 （）A.甲放热多甲放热多 B.乙放热多乙放热多 C.同样多同样多 D.无法判断无法判断2.将一台将一台“220V 100W”的电风扇，一个的电风扇，一
31、个”220V 100W”的充电器，一把的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在的电烙铁分别接在220V 的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最 大的是大的是 （）A.电烙铁电烙铁 B.充电器充电器 C.电风扇电风扇 D.一样多一样多BA3.一只电烙铁的额定电压是一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工，在额定电压下工作时的电阻是作时的电阻是1210，它的额定功率有多大？在额，它的额定功率有多大？在额定电压下通电定电压下通电10min产生多少热量？产生多少热量？解：W401210V22022）（额额RUP因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以Q=W=Pt=40W1060s=24000J4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过过5A的电流时，每分钟可产生的电流时，每分钟可产生6.6104J的热量。的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。W101.160sJ106.634tQtWP解：P=I2R44(5A)J101.1232IPR
