资料简介
第六章 电功率
1.
电功
各种各样的发电厂和电池，把不同形式的能转化为电能，供人们使用。
电能的利用
城市夜景
电能转化为
_____
能
电取暖器
电能转化为
_____
能
光
热
电能与电功
电能转化为机械能
电能转化为内能
电能转化为光能
物理学中，当电能转化为其他形式能时我们就说电流做了功，简称电功。
实质是电能和其他形式能之间的转换，转化的多少可以用电功大小来表示。
电功是功的一种形式，跟能的单位是相同的，即焦耳，故也用W表示。
W=UIt
电功与机械功单位一样，为焦耳J。 生活中的电功单位还常用千瓦时，也常称为“度”， 符号为
kw·h。
1度＝1 kw·h ＝ 3.6×10
6
J
电功——电流通过用电器时所做的功
电能的转化过程即电流做功的过程。
你家一个月要交多少电费?夏天多还是冬天多?说明了什么?
供电部门是根据什么来收缴电费的?
你知道吗?
家庭电路中,电能表的作用是什么?
测量电功
认识电能表
加油站：电能表的红色框内的数字为小数，单位名称千瓦时，符号“
kW•h”
1 kW•h= 3.6×10
6
J
，相当于
1kW
的用电器工作
1
小时所消耗的电能。
电能表是用来测量电功的仪表
●
“
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
R
evs/
（
kW · h
）”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗
1 kW · h
的电能，电能表上的转盘转过
600
转。
电能表重要的几个参数
4
2
6
7
8
4
3
7
4
4
W
1
=__________kW
•
h
W
2
=__________kW
•
h
1
月底
:
2
月底
:
W
=______________ kW
•
h
4267.8
4374.4
W
2
-
W
1
= 106.6
2
月份用电
:
电能表的读数及电能计量方法
读数
读数
各式各样的家用电能表
1 kW · h
电
的作用
采掘原煤 约
100 kg
电炉炼钢约
1.6 kg
电车行驶 约
0.85 km
节约用电
发
1
度点要消耗
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 m
2
洗衣机工作约
2.7 h
电脑工作约
5 h
1 kW · h
电
的作用
电能是人们生活的重要资源。为节约每一度电，我们要从点点滴滴做起。
1.
星期天，小明在家帮妈妈煮饭，他发现当家中只有电饭锅工作时，4min内电能表的转盘转动了55r，同时他还注意到电能表标有“1200 r/(kW·h)”请算一算，在这段时间里电饭锅消耗的电能是多少？
解：
练一练
2.一电能表表盘上表标“
1200r/(kW·h)”
，将某用电器单独接在该表上
.
当用电器工作
4min
后，电能表转盘转过
55r.
若用电器额定电压为
220V
，求通过该用电器的电流。
解：
4min
内电能表转盘转过
55r
，说明该用电器消耗的电能
为
W
=
55r
1200r/(kW·h)
=
55
1200
kW·h
=
1200
55
=
×3.6×10
6
J
1.65×10
5
J
第六章 电功率
2.
电功率
我们家里的电能表上的铝盘有时慢悠悠，有时急匆匆。为什么呢？
铝盘转动快慢与什么有关系？
铝盘转动快慢不同，表示用电器消耗电能的
快慢不一样。
什么是电功率？
PZ:
普
通照明
220
：
U
额
=
220V
40
：
P
额
= 40W
1.
认识电功率
（
1
）意
义：
（
2
）符
号 ：
（
3
）单
位：
更大的单位
——
千瓦 符号：
kW
kW
和
W
的关系是
: 1 kW=10³W
表示消耗电能的快慢。
P
瓦特
,
简称瓦，符号
W
。
空
调
:
约
1000W
吸
尘器
:
约
800W
电
吹风机： 约
500W
电
视机
:
约
200W
抽
油烟机： 约
140W
电
冰箱
:
约
100W
手
电筒： 约
0.5W
计
算器
:
约
0.5mw
电
子表： 约
0.01mW
家用电器的电功率
（
4
）电
功率的定义：
P=
（定义式）
W—
电流做的功（消耗的电能）
—
焦耳（
J
）
t—
所用的时间
——
秒（
s
）
P——
用电器的功率
——
瓦特（
W
）
等于
1
秒（
1s
）内用电器消耗的电能。
设计实验
1.
将
L
甲
“
2.5V 0.3A”
和
L
乙
“
3.8V 0.3A”
小灯泡串联起来，按下图所示接入电路。通电后观察现象，并进行分析。
实验现象：
灯
L
甲
“
2.5V 0.3A”
较亮
灯
L
乙
“
3.8V 0.3A”
较暗
（
P
甲
）较大
（
P
乙
）较小
S
V
1
V
2
L
甲
L
乙
结论：在电流相同的情况下，电功率
的 大
小与电压的大小有关，
电
压越大，电功率越大。
实验分析：通
过灯
L
甲
和灯
L
乙
的电流相等
,
L
甲
两端电压较大，
L
甲
较亮些
设计实验
2
： 将
L
甲“
2.5V 0.3A”
和
L
乙“
3.8V 0.3A”
小灯泡，将它们并 联起来，按下图所示接入电路。通电后观察现象，并进行分析。
灯
L
甲
“
2.5V 0.3A”
较暗
灯
L
乙
“
3.8V 0.3A”
较亮
（
P
甲
）较小
（
P
乙
）较大
实验现象：
R
甲
› R
乙
S
A
A
L
甲
L
乙
结论：在电压相同的情况下，电功
率的
大小与电流的大小有
关，
且电流越大，电功率越大。
实验分析：灯
L
甲
和灯
L
乙
两端的电压相等
，通
过
L
乙
的电流较大
. L
乙
的电功率大
精确的理论和实
验推
导都可以证明：
电功率与电流成
正比
，与电压成正比
即
:
P=UI
导出：
W=Pt=UIt
例题：某电视机的电功率是
250W
，每天
使用
3h
，一个月用电多少千瓦时？
解：
P = 250W = 0.25kW
t =
3h×30
=
90h
。
一
个月消耗的电能
W = Pt = 0.25kW
×
90h =
22.5kW•h
。
答：该电视机一个月用电
22.5
千瓦时。
W=Pt
式中
W
、
P
、
t
的单位依旧是焦、瓦、秒。
2
、“
千瓦时”的来历
电能的公式：
如果
P
和
t
的单位分别是千瓦、小时，那么它们相乘之后，就得到电能的另一个单位
——
千瓦时（度）。
电能（电功）
电功率
时间
W
s
J
kW
h
kW·h
1
千瓦时是功率为
1kW
的用电器使用
1h
所消耗的电能
你
能说出千瓦和千瓦时的区别吗？
千瓦是电功率的单
位
千
瓦时为电能（或电功）的单
位
那
你能说出电功率和电能（或电功
）的
区别吗？
电功率表示用电器消耗电能的快慢
电能（或电功）表示用电器消耗电能的多少
想一想：这个灯泡在什么情况下才会正常发光？
3
、额定电压和额定功率：
再想一想：如果这个灯泡接在
110V
的电路中，它的发光情况会怎样？如果接在
300V
的电路中，它的发光情况又会怎样？
当
U
实
=U
额
，则
P
实
=P
额
，用电器正常工作
当
U
实
﹥
U
额
，
P
实
﹥
P
额
，用电器容易损坏
当
U
实
﹤
U
额
，
P
实
﹤
P
额
，用电器不能正常工作
3
、额定电压和额定功率：
额定电压：用电器正常工作时的电压叫做额定电
压
额定功率：用电器在额定电压下的功率叫做额定功率
1.
认识电功
率
（
1
）意义
（
2
）
符号
（
3
）单位
（
4
）电
功率的定义和定义
式
2
.
“
千瓦时”的来
历
3
.
额
定电压和额定功
率
4
.
电
功率的测
量
小结
第六章 电功率
3.
焦耳定律
电流通过导体时电能转化成内能（热能）
这些用电器工作时的共同点是什么
?
电饭锅
电烙铁
热得快
电流通过导体时能使导体的温度升高，电能转化为内能，这就是电流的热效应。
电热毯
电炉子
电熨斗
【
设计实验
】
讨论
1
：当大家猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用 什么方法去研究？
控制变量法
讨论
2
：观察实验装
置
（
1
）
用什么方法去观察不可见的物理量（电热）？
通过空气受热膨胀程度，观察产生热量的多少。
电流的热效应与什么因素有关
（
2
）如何比较电流通过导体产生热量的多少？
实
验中，通过观察两个
U
形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。
像
这种利用物理量产生的效应来观
察不
可见的物理量的方法叫转换法。
现象：
甲
容器中液柱面高于乙容器中液柱面
。
结论：
当
通电时间、电流相同时，电阻越大电流产生的热量越多
。
现象：
电
流大，液柱的液面高。电流小，液柱的液面低
。
结论：
电阻和通电时间相同时，电流越大产生，的热量越多
。
我们用欧姆定律，能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？
P=IU
U=IR
P=IU=I×IR=I²R
在电流相同的情况下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。
即：在电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。
结论：
分析论证：
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
=
I
2
Rt
焦耳（
James Prescott Joule
，
1818—1889
），英国物理学家。用 近
40
年的时间做了
400
多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于
1840
年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。
3
.单位：
I
-安，
R
-欧，
t
-秒，
Q
-焦。
焦耳定律
非纯电阻电路：
W
总
＞
Q
(
W
总
＝
UIt
=
W
外
＋
Q
)
Q = W = UIt = I
2
Rt
根据欧姆定律
U = IR
又
W = UIt
，
若电流做的功全部用来产生热量即
Q
=
W
注意：
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以下公式来计算热量。
纯电阻电路：
W
总
=Q
放
=Pt=UIt=
t
=
I
2
Rt
【
例
1】
用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么
?
电
炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律
Q=I
2
Rt
可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。
典例精析
【
例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线
圈的
电阻为2Ω ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时
，一
秒钟消耗的电能为
J，产生的热量为
J。
3800
200
【
例3】一根
60Ω
的电阻丝接在
36V
的电源上，在
5min
内共产生多少热量？
已知：
R
=60
Ω
U
=36V
t
=5min
求：
Q
解：通过电阻丝的电流为：
U
I
=
__
R
=
36V
60Ω
=0.6A
产生的热量为：
Q
=
I
2
Rt
=(0.6A)
2
×60
Ω
×5×60s
=6480J
答：
5min
内共产生的热量是
6480J
。
1.
电热的应用
电流热效应的利用与危害
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
电热器的优点
:
清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
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
1.
电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。
2.
焦耳定律：
Q=I²Rt
3.要从通风、散热等角度来有效
地防
止电热
的
危害。
第六章 电功率
4.
灯泡的电功率
知识回顾：
1.
电功：
2.
电功率及计算公式
单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢。
P=W/t, P=UI
灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率即
用电器在实际电压下工作时的功率。
4.
灯泡的亮度取决于什么？
实质是
_________________________
电能转化成其他形式的能
3.
电路中电流过大的原因
总功率过大，或发生短路
电流所做的功
请设计一个实验方案，画出电路图，进行探究：
实验探究
1
：比较小灯泡的亮度
手电筒的小灯泡上标有“
2.5V 0.75W”
如果将小灯泡接在
2V
、
2.5V
或
2.7V
的电路中，它的亮度有变化吗？
V
L
E
S
R
P
如图，闭合
S
，移动滑片
P
改变
L
两端的电压，分别观察灯泡的亮度。
2.5V
正常发光
2V
比正常发光时暗
3V
比正常发光时亮
光 明 牌
PZ220V 25W
如图，灯泡上标有 “
220V 25W”
的字样，表示灯泡正常发光时的电压是
220V
，此时灯泡的功率是
25W
。
用电器在正常工作时的电压就叫额定电压
，
用电器在额定电压下正常工作时的功率就叫额定功率
。额定电压和额定功率一般直接标在用电器的名牌上。
额定电压和额定功率
探究
2
：测量小灯泡的电功率
实验目的
:
测定小灯泡的电功率
实验原理
:
P=UI
实验器材
:
电源
电流表
电压表
滑动变阻器
小灯泡
开关
小灯座
导线
实验方法
:
伏安法
调节电压
1.
使小灯泡在额定电压下发光，观察小灯泡的亮度，测出小灯泡的功率。
2.
使小灯泡两端电压低于额定电压（约额定电压的
0.8
倍），观察小灯泡的亮度，测出它的功率。
3.
使小灯泡两端的电压高于额定电压，（约额定电压的
1.2
倍），观察小灯泡的亮度，测出它的功率。
4
.
表格
，记录实验数据，得出实验结论。
实验步骤
3
3
2
2
2.5
1
实验次数
U(V)
I(A)
P(W)
灯泡亮度
0.22
0.24
0.28
0.6
0.44
0.84
正常
暗
亮
当
U
实
=U
额
时，
P
实
___P
额
当
U
实
U
额
时，
P
实
___P
额
>
=
< 正常发光 比正常发光亮 比正常发光暗 实验结论 1. 小灯泡的实际功率不一定等于额定功率，其大小决定于灯泡两端的电压。 2. 小灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率越大，灯泡越亮。 3. 用电器只有在额定电压下才能正常工作 ；实际 电压低于 额定电压，用电器不能 正常工作 ；实际 电压高于额定电压用电器可能被损坏。 注意 1. 为什么不把测出的小灯泡电功率的三次数据求平均值 ? 实际电压不同，功率就不同，求平均值没有意义。 2. 在测小灯泡电功率的实验中，调节滑动变阻器的作用是什么？ 思考： 改变 灯泡两端的电压，使其等于，略低于，略高于额定电压。 1. 把 “ PZ220-40 ” 的灯泡分别接到 220V 和 110V 的电路中，灯泡实际消耗的电功率各为多少？ 解 1 (1) 接在 220V 电路中： P 1 =P 额 =40W (2) 接在 110V 电路中： P 2 =UI ， ∵ I 额 =P 额 /U 额 R=U 额 /I 额 ∴ R=U 2 额 /P 额 = （ 220V ） 2 /40W=1210Ω 实际电流 : I=U/R= 110V/1210Ω=0.917A ∴ P 2 =UI=110V×0.917A =10W 或 P 2 =U 2 /R =(110V) 2 /1210Ω=10W 练习 U 额 U 110V 220V 解 2 (1) 接在 220V 电路中： P 1 =P 额 = 40W (2) 接在 110V 电路中： R 不变 ∵ R=U 2 /P 2 R=U 额 2 /P 额 ∴ U 2 /P 2 =U 额 2 /P 额 P 2 =( ) 2 P 额 =( ) 2 ×40W=10W 2. 加在一个标有“ 220V 、 40W” 的灯泡上的电压为 200 伏，通过的电流是 0.16 安，则这个灯泡的额定功率是 _______ 瓦，实际功率是 瓦。 由此，能求出哪些物理量？煮饭 15 分钟，电流做功多少？消耗电能多少度？ 3. 有一个电饭锅主要技术参数如下： 额定电压 220 伏 额定电功率 1000 瓦 额定频率 50 赫兹 40 32 9×10 5 J 0.25 度 在“测 定小灯泡的电功率”的实验中 , 已知小灯泡的额定电压为 3.8V 电源至少应选用 ____ 节干电池串联 . 连接电路时电压表应选用 _____ 量程 . V A × S P 闭合开关 , 发现小灯泡两端电压只有 1.8V, 若要测出小灯泡的额定功率 , 滑动变阻器的滑片 P 应向 ___ 端移 , 才能使电压表示数为 ____V. 若此时电流表读数如右图 , 该小灯泡的额定功率为 ____W.
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