高中物理课件：第五节《电功和电功率》（人教版选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第五节电功和电功率 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第五节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 理解电功的概念 知道电功是指电场力对自由电荷所做的功 掌握电功的公式 能利用公式进行有关的计算 2 理解电功率的概念和公式 能用公式进行有关的计算 3 知道电功率和热功率的区别和联系 4 知道电场力对自由电荷做功的过程是电能转化为其他形式能的过程 重点难点 1 电功 电功率和热功率的概念的理解及有关计算 2 电路中的能量转化关系 电功和电热的联系和区别 课前自主学案 一 电功1 定义 在电路中 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成 此过程中电场力对自由电荷做功 在一段电路中电场力所做的功 就是我们常说的电流做的功 简称电功 2 公式 W 3 单位 符号 电流 UIt 焦耳 J 二 电功率1 定义 电流所做的功跟完成这些功所用时间的 叫做电功率 2 公式 P 3 单位 符号 三 焦耳定律1 内容 电流通过导体产生的热量 跟电流的 导体的电阻和通电时间成 2 公式 Q 比值 瓦 W 平方 正比 I2Rt 四 热功率1 定义 单位时间内发热的功率称为热功率 2 公式 P I2R 五 电功和电热的关系在纯电阻电路中电功 电热 在非纯电阻电路中电功 电热 等于 大于 核心要点突破 一 电流做功的实质图14 5 1导体中要有电流 两端必须加一定电压 如图14 5 1所示 设电压为U时电流为I 则在t时间内通过导体任一截面的电荷量q It 所以电场力做功W qU UIt 电场力做正功对应电势能减少 所以W UIt的意义为消耗电能的值 也就是说 电流通过用电器做功的过程 实际上是电能转化为其他形式的能的过程 如图14 5 2所示 表示了电流做功时的能量转化情况 图14 5 2 二 纯电阻电路与非纯电阻电路中的电功和电热 特别提醒 1 首先分清研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路 找出能量转化的途径 即通过电流做功把电能转化成了哪几种能量 2 不论是哪种电路 电功UIt 电热I2Rt都是对的 只不过在纯电阻电路中可以用欧姆定律变形使用 在非纯电阻电路中欧姆定律不适用 不能变形使用 三 额定功率与实际功率额定功率是指用电器在正常工作时的功率 当用电器两端的电压达到额定电压或电流达到额定电流时 用电器消耗的功率达到额定功率 P额 I额 U额三个有一个达到额定值 则另外两个也为额定值 用电器在实际使用时 若加在它上面的实际电压不等于额定电压 那么它消耗的实际功率就不等于额定功率 特别提醒 1 负载 负荷 是对用电器功率特征的一种习惯称谓 通常说 负载 或 负荷 大 是指用电器的功率大 并不是用电器的 电阻 大 2 为了保证用电器的安全 实际功率 电压 是不能大于额定功率 电压 的 3 纯电阻元件正常工作时的电阻 额定电阻 一般要大于不工作时的电阻 工作时要发热 温度高电阻率大 课堂互动讲练 不考虑温度对电阻的影响 对一个 220V 40W 的灯泡 下列说法正确的是 A 接在110V的电路上时的功率为20WB 接在110V的电路上时的功率为10WC 接在440V的电路上时的功率为160WD 接在220V的电路上时的功率为40W 答案 BD 点评 在不考虑温度对电阻的影响情况下 用电器的阻值是不变的 这常是题中隐含条件 变式训练1一盏电灯直接接在电压恒定的电源上 其功率是100W 若将这盏灯先接一段很长的导线后 再接在同一电源上 此时导线损失的电功率是9W 那么此电灯的实际功率将 A 等于91WB 小于91WC 大于91WD 无法确定 额定电压均为220V的白炽灯L1和L2的U I特性曲线如图14 5 3甲所示 现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220V电路中 则下列说法正确的是 图14 5 3 A L2的额定功率为99WB L2的实际功率为17WC L2的实际功率比L3的实际功率小17WD L2的实际功率比L3的实际功率小82W 解析 由L2的伏安特性曲线可得 在额定电压220V时的电流为0 45A 则L2的额定功率为P额 U额I额 99W 所以选项A正确 图示电路为L1和L2串联再与L3并联 所以L1和L2串联后两端的总电压为220V 那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1 I2 U1 U2 220V 由于L1和L2的U I图线可知 I1 I2 0 25A U1 152V U2 68V 故灯L2的实际功率P2 I2U2 17W 故选项B正确 由于L3两端的电压为220V 故P3 P额 99W 则P3 P2 82W 故选项C错D对 所以正确选项为A B D 答案 ABD 变式训练2图14 5 4如图14 5 4所示电路中 三个相同的灯泡额定功率都是40W 在不损坏灯泡的情况下 这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过 A 40WB 60WC 80WD 120W 一台电风扇的额定功率为60W 内电阻为2 把它接在220V的电压下正常运转 求 1 电风扇正常运转时 通过它的电流多大 每秒钟有多少电能转化为机械能 2 若接上电源后 电风扇因故不能转动 这时通过它的电流多大 电风扇实际消耗的电功率多大 此时会发生什么问题 答案 1 0 27A59 85J 2 110A24200W电风扇被烧坏 点评 1 解决电动机问题注意分两种情况 当电动机正常工作时 要分别搞清电动机的总功率 输出功率和热功率 当电动机因故障或其他原因不转动时 相当于一个纯电阻电路 2 电动机是非纯电阻电路 要注意区分电功率和电热功率 电功率用P总 UI计算 热功率P热 I2R 机械功率P机 P总 P热 变式训练3图14 5 5如图14 5 5所示 用直流电动机提升重物 重物的质量等于50kg 电源提供的电压等于110V 不计各处摩擦 当电动机以v 0 90m s的恒定速度向上提升重物时 电路中的电流是5A 则电动机线圈的内阻多大 g取10m s2 解析 欲求线圈的电阻 据Pr I2r 只要求出Pr即可 欲求Pr 据P入 P出 Pr 只要求出P入和P出即可 又知P入 IU P出 Fv F mg 所以有 P出 Fv mgv 50 10 0 90W 450WP入 IU 5 110W 550W所以 Pr P入 P出 550 450 W 100W据Pr I2r 有r Pr I2 100 25 4 答案 4 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全