电功率 知识讲解

电功率【学习目标】1. 理解电功率的概念，知道电功率表示消耗电能的快慢；2知道电功率的单位W、kW；3. 理解用电器的额定功率，知道额定功率是在额定电压下工作时的功率；4. 会用功率的公式进行简单的计算；5. 掌握测量小灯泡电功率的方法。 【要点梳理】要点一、电功率的基本概念1. 物理意义：电功率是表示电流做功快慢的物理量。电流做功越快，电功率就越大，电流做功越慢， 电功率就越小。2. 定义：电功率等于电功与时间的比3. 单位：瓦(W)、千瓦(kW) 1kW=103W24. 定义公式：W电流所做的功(消耗的电能)焦(J)kWht所用的时间秒(s)h P用电器的功率瓦(W)kW要点诠释：1. kWh是电功的单位，是由电功率的单位kW和时间的单位h组成的复合单位。2. 据公式P=W/1得W=Pt。P的单位用kW， t的单位用h,则电功(电能)的单位为kWh，由此可知 1kWh就是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。3. kW h 和 J 的换算关系：1kW h=1000WX3600s=3.6X10J。 要点二、电功率的公式推导1.计算电功率最常用的基本公式：P=IU该公式表明：用电器的电功率P等于通过用电器的电流I和 用电器两端的电压U的乘积。2公式变形：UU 2 P = 12 R3. 推导公式：R要点三、额定电功率和实际电功率1. 额定电压与额定功率：甑定电压r用电器正常工作时的电压用电器铭牌上标明的电压 %2(1)颔定功率用电器在颔宦电压下正常工作的电功率L用电器曙牌上标明的功率 坊实际电压与实际功率：实际电压：用电器工作时两端的电压，可能大于 ，可能等于，可能小于。实际功率：实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率；用电器的实际功率可能大于额定功(2)率，可能等于额定功率，可能小于额定功率。3.用电器所消耗的功率与用电器两端电压的关系:当班 兔时聲二绻；时,当耳吒时，味g。要点诠释：1.对某一用电器而言，额定电压和额定功率只有一个，而实际电压和实际功率却有无数个。灯泡的亮 度是由它的实际功率决定的。2若不考虑温度对用电器电阻的影响，则有，即电阻一定时，实际电压是额定电压的n倍，则实际电流也是额定电流的n倍，实际功率是额定功率的少倍。要点四、测定小灯泡的电功率1实验原理： 2实验器材：电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。3. 电路图：4. 实验步骤（1）按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为I、U，记录小灯泡的亮度；e e（3）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的 1.2 倍，观察电流表和电压表的示数，记录为 I1，U1，记录小灯泡的亮度；（4）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为 I2，U2，记录小灯泡的亮度；2（5）重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I、U, I、U ,记录小灯泡的亮度；3344（6）根据P=UI，算出小灯泡的额定功率P和实际功率的电功率PP；e14（7）分析数据，整理器材。5. 实验结论： 小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮； 当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光； 当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情 况下亮；当小灯泡的两端的电压小于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情 况下暗。要点诠释：1电源：电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如：入二家，至少要选择2节干电池串联作电 源，学生电源选择3V的电源。2电压表的量程应大于，电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压 表、电流表量程的情况下，应尽可能选用小量程；例如%二日的小灯泡电压表量程选03V,电流 表选 00.6A 的量程。3.滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不 多，以便调节效果明显。【典型例题】类型一、电功率的概念a1.（多选）下列说法中，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. 用电器的电功率越大，做功越多D. 相同时间内，功率大的用电器耗电一定多【思路点拨】电功率是表示电流做功快慢的物理量，不是表示电流做功多少的物理量，做功的多少不 仅与功率有关还与做功时间的多少有关，是由两个量共同决定的【答案】BD 【解析】单位时间内电流做功的多少叫电功率，是表示电流做功快慢的物理量，电功率大说明做功快，但不一定多，由此可知A错，B对，C错；从公式W=Pt上看，相同时间内，消耗功率大的用电器 耗电定多，D对。【总结升华】题目主要考查了电功率概念的理解，电功率是表示电流做功快慢的物理量，单位时间内 电流做的功。理解电功率的定义和物理意义是解题的关键。举一反三：【变式】下列说法中，正确的是（ ）A. 电功率是表示消耗电能多少的物理量B.电功率是表示消耗电能快慢的物理量C.用电器的电功率越大，消耗电能越多D.用电器工作时间越短，消耗电能越多【答案】B类型二、电功率的计算2如图1所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右 端滑到最左端的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图2所示。则小灯泡的额定功率为W,电源电压为V,滑动变阻器的最大阻值为Q。2.0-0.5-图I 6图2【思路点拨】本题对同学的审题、识图能力要求较高，另外需要注意小灯泡的电阻是可变的，所以在解滑动变阻器电阻时找准对应点，算出此时小灯泡的电阻是解题的关键【答案】24；12；9【解析】由图象知，在灯泡两端电压为U额=12V时，通过的电流为I额=2A所以灯泡的额定功率为P=U 额额额额I额=12VX2A=24W；当滑片位于最左端时，滑动变阻器阻值为0,此时灯泡两端电压等于电源电压额额所以电源电压为U=U =12V；当滑片在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，由图象知，此时灯泡两端 额电压为U =3V，电路电流为I=1A，所以滑动变阻器两端电压为：U=U-U=12V-3V=9V，滑动变阻器的最大 L R LI1AR =阻值为：【总结升华】解题时要注意灯泡的电阻随着两端电压的变化而变化，所以求解滑动变阻器最大阻值 时，不要利用串联电路导体两端电压与其阻值成正比这一规律。举一反三：【变式】有一种亮度可以调节的小台灯，其电路图如图甲所示。电源电压为15V,通过灯泡L的电流跟12上，消耗功率较大的是;串联后，接在110V的电源上，消耗功率较大的是。【答案】l2；.【解析】(1 )由灯泡铭牌可知，灯泡额定电压UfUJlOV,灯泡额定功率分别为P=40W, P2=60W，两灯 泡并联在liov的电源上，灯泡实际电压等于额定电压，两灯泡都能正常发光，12灯泡实际功率等于额定功率，pip2，所以灯l2消耗的功率较大；U2(110V)2R =302.50i p40 W(2)灯泡Li的电阻 i1U 2( 110V)2一沁 201.670R =2 P灯泡L的电阻 22260W因为：叫屯，两灯泡串联，流过它们的电流I相等，由电功率公式PFR可知, 功率较大的是灯.；P1 P2因此，消耗【总结升华】本题考查了比较两灯泡的实际功率的大小，熟练应用电功率公式及其变形公式，结合 串、并联电路的特点是正确解题的关键。举一反三：【变式】将分别标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”L2并连接在6V的电源上，则实际功率较大的灯 是 (选填“L ”和“L.”)，电路中干路的电流是A。【答案】.；1.5 【解析】(1)两灯并联在 6V 灯泡L较亮；电源两端，实际电压等于额定电压，所以实际功率等于额定功率，所以T P 6W .人1 U 6V ；t P 3W n _ AI = 2=0.5A2 U 6VI=I +I =1A+0.5A=1.5A所以干路电流为： 122)通过两灯的电流分别为：” 4在如图所示的电路中，电源电压保持6V不变，电阻叫的阻值为20Q。当S2断开，S3闭合 时，电流表的示数为0.45A。求：12(1) 电阻r2的阻值；(2) 当Si/S3断开、S2闭合时，电路消耗的总电功率是多少？答案(l)40Q(2) 0.6W【解析】(1) s2断开，Ss3闭合时的等效电路图如图甲所示,21U通过电阻R1的电流: 通过电阻R2的电流:= -V = 0.3 A1 R2001，I = I -1 = 0.45 A - 0.3 A = 0.15 A2 1 ，I = U n R = U =旦=400根据欧姆定律： R 2 12 0.15A，所以电阻R2的阻值是40Q。电路消耗的总功率：12(6V )2200 + 400=0.6W电路消耗的总电功率是0.6W。(2) SS3断开、S2闭合时的等效电路图如图乙所示，2总结升华】本题考查欧姆定律和电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是变化电路 的分析和等效电路图，题目的综合性比较强。举一反三：【变式】在如图所示电路中，电源电压6V保持不变.只闭合开关S1，电流表示数为0.2A ；再闭合开关S2，电流表示数变化了 0.4A.则屯的阻值为Q, S2闭合前后R：消耗的电功率相差W。【答案】20；3.2类型三、测量小灯泡的电功率5学习小组在测定“小灯泡的电功率”的实验中，电源由三节新干电池串联组成，小灯泡额定电 压为2.5V、电阻约为10Q。（1）请你用笔画线代替导线，将图1甲中的实物电路连接完整。（2）某次实验时，电压表示数如图1乙所示，此时灯泡两端的电压为V；如果要使灯泡正常发光，应该向 （选填“A”或“B”）移动滑动变阻器的滑片。（3）小菁同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图1丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定电功率 W。（4）某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图2所示，贝y出现的问题是。（5）在实验中，小章同学发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是。A. 导体电阻与导体两端的电压有关；B. 根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比；C. 电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻变小；D. 电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小。【答案】（1）电路图如图所示：（从电压表负接线柱到电流表0.6A档也可）（2） 2.2； B （3） 0.5（4）电流表的量程选择过大（5） D2.5VT0A=0.25 A，因此电流表量程是00.6A，电流表应该和被测灯泡串联;【解析】（1）已知灯泡额定电压为2.5V，灯丝电阻约10Q，所以正常发光时通过灯泡的电流为（2）由图乙知，电压表量程是3V，最小分度值是0.1V,电压表示数是2.2V，电压表示数小于灯泡额 定电压，要使灯泡正常发光，应向 B 端移动滑动变阻器滑片，增大灯泡两端的电压，直到电压表示数 等于灯泡额定电压2.5V为止；（3）由图丙所示I-U图象可知，灯泡额定电压U=2.5V,所对应的电流I=0.2A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5VX0.2A=0.5W；（4）由图可知，电流表的指针偏转太小、量程选择太大，应改用小量程的电流表；（5）温度影响导体电阻阻值的大小，对大多数导体来说，温度越高，电阻越大；当小灯泡两端电压减 小时，它的亮度随之减弱，实际电功率减小，温度降低，所以测量的小灯泡电阻也相应减小。【总结升华】这道实验探究题考查了连接实物图、电压表读数、电流表指针的非正常偏转、电阻与温 度的关系、滑动变阻器的调节、求灯泡额定功率等问题，是电学实验的常考内容；对电表读数时，首 先要确定电表的量程与最小分度值，然后根据指针所指电表刻度线读数，读数时视线要与电表刻度线 垂直；根据题目中给出的信息I-U图象，找出灯泡额定电压所对应的电流是解最后一问的关键。 丫丫数学库