《電功和電功率》知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)

1、第十六章電功和電功率知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)【考點(diǎn)熱點(diǎn)指津】定義：電流所做的功公式：W=UIt電功二,、單包：J(kW- h)、測(cè)量：電能表定義:電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功公式:UI t單位:測(cè)量:方法一：原理P = Wt主要器材：電能表、秒表f額定功率 用電器的功率二實(shí)際功率內(nèi)容焦耳定律2、表達(dá)式Q = 12Rt電熱的利用和危害一、電功和電功率(1)電功和電功率所描述的物理概念不同：電功是描述電流做功多少的物理量，而電 功率是描述電流做功快慢的物理量。電功率不僅跟電流做功的多少有關(guān)，還跟做功的時(shí)間有關(guān)。(2)電功和電功率的計(jì)算公式不同：電功的基本計(jì)算公式是W=UIt,由此可以看出，電流做功多少跟電壓、電流強(qiáng)

2、度和通電時(shí)間三個(gè)因素有關(guān)，是由它們?nèi)叩某朔e來決定大小的。電功率的基本公式是 P=UI,它表明電功率跟電壓、電流兩個(gè)因素有關(guān)，其大小由它們的乘 積決定。(3)電功和電功率的單位不同：電功的單位是 J和kW-h,而電功率的單位是 M口 kW(4)電功和電功率的測(cè)量方法不同：電功用電能表來直接測(cè)量的，而電功率有兩種測(cè) 量方法，第一種方法是用伏安法間接進(jìn)行測(cè)量，即測(cè)出用電器兩端的電壓及通過的電流，然后根據(jù)P=UI求出電功率。第二種方法是用電能表和秒表間接測(cè)量，即測(cè)出某一段時(shí)間用電 器所做的功，然后根據(jù) P = W可得用電器電功率。t(5)電功和電功率的聯(lián)系密切，利用公式P=W可得出W=Ptt二、額定

3、功率和實(shí)際功率額定電壓和額定功率是確定的。實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)的電功率，是不確定的，在使用用電器時(shí)，應(yīng)保證用 電器兩端的電壓等于它的額定電壓，這樣才能使用電器更好地發(fā)揮作用。三、理解焦耳定律焦耳定律是在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的，它定量地描述了電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的規(guī)律。用公式Q=I2Rt表示，它適用于任何電路。當(dāng)電流所做的功全部用來產(chǎn)生熱量時(shí)，焦耳定律可以根據(jù)電功的公式W=UIt和歐姆定UU 2律I =U導(dǎo)出：Q = W=UIt =U- t = Pt。這里的條件是電流所做的功全部用于產(chǎn)生熱量，而電流做功全部轉(zhuǎn)化成熱的情況也只對(duì)純電阻電路才成立。所以上述導(dǎo)出公式只適用于純電阻電路。例如在電動(dòng)

4、機(jī)工作的電路中，加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓是 U,通過的電流是I ,電動(dòng)機(jī)的線圈也有一定的電阻R,此時(shí)電流做的功 W=UIt,而電流做的功并沒有全部轉(zhuǎn)化為熱，絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能了，通過線圈電阻R的電流仍使線圈發(fā)熱，產(chǎn)生的熱量為 Q=I2Rt,但此時(shí)Q #W ,而是Q< W此時(shí)W= Q+ E機(jī)械能。初中階段所研究的電路僅限于純電阻電路，如電燈、電爐、電烙鐵等電路。故W= Q成ul_ec2cU2立。所以我們用公式 Q = I 2Rt, Q = UIt, Q = t, Q = Pt來計(jì)算的結(jié)果都一樣， R在不同情況下選用不同的公式進(jìn)行計(jì)算問題會(huì)更簡(jiǎn)單?！镜湫屠}透視】例1.關(guān)于電熱和電功，以下說法

5、正確的是（）A.電流在電路中所做的功一定等于電熱B.電流在電路中所做的功一定大于電熱C.在電路中包含有電動(dòng)機(jī)時(shí)，電流做的功將轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、內(nèi)能，此時(shí)，電功必大于 電熱D.在電路中僅有電阻時(shí)，電功等于電熱例2.照明電路的電壓是 220V,如果在某電燈并聯(lián)接入一個(gè)大電爐，發(fā)現(xiàn)燈的亮度變 暗，其原因是（）A.干路上的電流減小了B.電爐從燈那里分出了部分電流C.干路中的電流變大，干路上導(dǎo)線分擔(dān)電壓增多D.干路上消耗的電壓不變，但電燈兩端的電壓變小了例3.有兩個(gè)定值電阻 R和R,將它們并聯(lián)到電源上，它們消耗的電功率分別為P和P2,如果把它們串聯(lián)起來再接到同一電源上，它們消耗的總功率應(yīng)為多大？例4.如圖1

6、所示電路，燈L上標(biāo)有“ 12V 9W”字樣，當(dāng)開關(guān) S和S都閉合，變阻器的滑片P移到a端時(shí)，燈恰好正常發(fā)光，電流表示數(shù)是 1.25A,求：(1)變阻器的最大阻值是多少?(2)當(dāng)開關(guān)S閉合，S斷開，變阻器的滑片 P移到b端時(shí)，燈消耗的功率是多少?解決電功率綜合問題的方法：(1)弄清電路的連接方法，必要時(shí)畫等效電路圖。(2)弄清引起電路結(jié)構(gòu)變化的原因是開關(guān)的斷開、閉合，還是滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)引起變 化。(3)弄清電壓表、電流表測(cè)的是哪部分電路的電壓和電流。(4)列方程式，抓住電路中的不變量(如電源電壓不變)或利用串、并聯(lián)的特點(diǎn)列式求解。例5.某同學(xué)利用電源、電流表、電壓表、開關(guān)，標(biāo)有“50 a 2A

7、”字樣的滑動(dòng)變阻器和若干導(dǎo)線測(cè)定小燈泡的額定功率。其中燈泡上所標(biāo)“0.3A”字樣清晰可見，電壓表。15V擋損壞，小燈泡的額定功率估計(jì)為1.5W左右。該同學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟正確。當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)分別為2V和0.2A,接著他邊思考邊實(shí)驗(yàn)，直至燈正常發(fā)光，這時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片恰好在中點(diǎn)上(即變阻器連入電路的電阻為25a )。(1)畫出燈正常發(fā)光的電路圖，并簡(jiǎn)述判定燈正常發(fā)光的理由；(2)求出燈的額定功率。例6.如圖3所示是一個(gè)電熱毯的示意電路圖，R0是電熱毯中的電阻絲，R是與電熱毯電阻絲串聯(lián)的電阻，電熱毯上標(biāo)有“220V 100W”字樣，S是控制電熱毯處于加熱狀態(tài)或保溫狀態(tài)的開關(guān)。(1)用

8、學(xué)過的公式推理說明開關(guān)S斷開時(shí)，電熱毯是處于加熱狀態(tài)還是保溫狀態(tài)？(2)若要求在保溫時(shí)電流通過電阻絲R0每分鐘有60J的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電阻 R的阻值是多大?圖3例7.某課外活動(dòng)小組，找出了 “ 10a 1A ”的滑動(dòng)變阻器、“6V 3.6W”的燈泡、電壓恒為12V的電源、開關(guān)、導(dǎo)線以及電阻為 1Q/cm的足夠長(zhǎng)的電阻絲(用“3/八八”表示)，準(zhǔn)備自制一個(gè)亮度可調(diào)的玩具臺(tái)燈，要求開關(guān)閉合以后，將滑動(dòng)變阻器的滑片從一端移動(dòng)到另一端時(shí)，電燈逐漸變亮直至正常發(fā)光，他們利用上述器材，設(shè)計(jì)出如圖所示的電路圖，請(qǐng)你解決下列問題：(1)這樣設(shè)計(jì)存在的問題是，當(dāng)滑片移近a端時(shí)，發(fā)生 現(xiàn)象；(2)畫出符合要求的

9、電路圖，并計(jì)算此電路中燈泡有耗的最小動(dòng)率。(假定燈絲電阻不變)例8.在如圖6所示的電路中，電源電壓和燈泡電阻不變，電阻R=12Q ,燈L標(biāo)有“6V12W的字樣，電流表量程為03A,電壓表量程為015V,滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“ 2.5A”的字樣。(1)只閉合Si,電流表的示數(shù)為 0.6A,求電源電壓；(2)當(dāng)閉合S1、S2和S3,并將滑片P移到b端時(shí)，電流表的示數(shù)為 1.2A,求滑動(dòng)變阻 器R2的最大阻值；(3)只閉合S2時(shí)，求電路總功率的最大值。例9.圖7是SDH600全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，下表是銘牌。生機(jī)(電機(jī)) 溫置器 加爆管一提手/JI'i圖7額定電壓220V電機(jī)功率260W

10、額定頻率50Hz干豆容量60±5g電熱功率600W外形尺寸215X 190X 347 mm制漿過程：先將90g泡好的黃豆裝入濾杯內(nèi)，再往制漿杯內(nèi)加入1000 mL的水。第一步：加熱，接通電源，加熱管開始加熱，加熱 6 min杯內(nèi)水溫升至80C；第二步：打漿，加熱停止，電機(jī)開始打漿，按工作 10s、停8s方式循環(huán)，經(jīng)1.2min 停止；第三步：再加熱，打漿結(jié)束后，加熱管繼續(xù)加熱， 加熱3min豆?jié){由80 c升溫至100 C。 根據(jù)以上信息計(jì)算：(1)在“第三步，再加熱”的過程中，豆?jié){吸收的熱量(設(shè)豆?jié){與水的比熱容相等)；(2)豆?jié){機(jī)在“加熱一一打漿一一再加熱”的全過程中，共消耗的電能。

11、例10.如圖8所示，家庭用電是通過設(shè)立在附近的“變電站”提供的。為了保證居民 用戶所有用電器都能在 220V的電壓下正常工作，變電站的輸出電壓一般都高于220V。(1)居民樓用電器的總功率為 44k皿 當(dāng)這些用電器全部正常使用時(shí)，通往居民樓的輸電線路中的電流是多少？(2)若輸電線的總電阻為 0.1 Q ,“變電站”輸出的電壓是多少?(3)居民樓由于家電增加，向供電部門申請(qǐng)“增容”,即增加功率。當(dāng)用電器的總功率由44kW增加到88kW用電器兩端電壓仍保持在220V時(shí)，輸電線路的功率損失比“增容”前增加了多少？(4)若想在不減小功率的前提下減小輸電線路的損失，應(yīng)采取什么措施?I 變電站I居民樓例1

12、1.(偏難) 在一次測(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，老師給出了下列器材：額定電壓為U0的小燈泡、電源(電壓未知)、一個(gè)阻值為R的電阻、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一只電流表、 一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和若干導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)時(shí)不能忽略燈絲的電阻隨溫度而發(fā)生的變化。(1)小張同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如下，請(qǐng)你根據(jù)電路圖用筆畫線連接未完成的實(shí)物連 線。圖9(2)實(shí)驗(yàn)中所需要的物理量 。(3)本實(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定功率的表達(dá)式P0 =(4)若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為一只電壓表，請(qǐng)你重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，測(cè)量小燈泡的額定功率(將實(shí)驗(yàn)電路圖畫在下面的方框內(nèi)，不需要說明實(shí)驗(yàn)步驟)答案：(1)電路連接如圖io所示:圖io(2)第

13、一步：計(jì)算當(dāng) R兩端的電壓為U0時(shí)，通過它的電流為 U0;第二步：S擲向接線柱1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使用電流表讀數(shù)為U0;第三步：保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，S擲向接線柱2,讀出電流表讀數(shù)I2。(3)U。,2-UrJ電路圖如下圖11。透視:(1)結(jié)合電路圖和實(shí)際電路可以看出，電路中還有3根導(dǎo)線沒有連接：燈與單刀雙擲開關(guān)的動(dòng)觸點(diǎn)間的導(dǎo)線，靜觸點(diǎn)1與電流表的“ + ”接線柱間的導(dǎo)線，定值電阻(或燈L)的右邊接線柱到滑動(dòng)變阻器之間的導(dǎo)線。(2)實(shí)驗(yàn)中沒有電壓表，故問題的關(guān)鍵是如何調(diào)節(jié)滑片使燈泡兩端電壓等于它的額定S撥到1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,功率電壓U。小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下方案，其處理方法為：先將使電流表示數(shù)I

14、1與定值電阻R和乘積等于燈L的額定電壓，再將S撥到2讓電流表處于干路讀出這時(shí)的讀數(shù)I2 ,由12和I1便可以得到燈正常發(fā)光時(shí)的電流，從而可以進(jìn)一步求出燈泡的額定功率。(3)因?yàn)闊粽０l(fā)光時(shí)， 流過R的電流為11 = 利用公式可表不'出其額定功率為：RU UCPo =U。I2_(或 B =U。I2 Il )I R J(4)當(dāng)只有電壓表時(shí)，測(cè)量額定功率的關(guān)鍵是如何得到燈泡正常工作時(shí)的電流，這時(shí) 可以利用串聯(lián)電路中電流相等的規(guī)律，采用已知定值電阻R同時(shí)燈L串聯(lián)的基本方法。在用伏安法測(cè)電阻或電功率的實(shí)驗(yàn)中，若沒有電壓表，可以采用阻值已知的定值電阻 同被測(cè)電阻(或燈泡)并聯(lián)的基本方法測(cè)電壓；若沒

15、有電流表；通常采用阻值已知的電阻與 被測(cè)電阻(或燈泡)串聯(lián)的基本方法間接測(cè)量電流。伏安法測(cè)電阻或電功率，儀器不受限制，稱其為一般測(cè)量。若實(shí)驗(yàn)儀器有所限制，測(cè) 電阻或電功率就要采取特殊的測(cè)量方法。不僅電阻或電功率的測(cè)量有一般方法和特殊方法之分，其實(shí)其它測(cè)量也是如此，請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)。例12.(稍難)學(xué)校淋浴用的簡(jiǎn)易太陽(yáng)能熱水箱中的水在冬天往往溫度不夠高，同學(xué)們?cè)谒渲屑友b了一個(gè)“ 220V 2000W”的電熱器，并利用一個(gè)“ 6V 1W”的小燈泡和一段 10Q/m的電阻絲為電熱管安裝了一個(gè)指示燈。(1)畫出電熱管及指示燈的電原理圖。5V設(shè)計(jì)的，對(duì)于有指示燈來說，這(2)在同學(xué)們的方案中，小燈泡兩端的

16、電壓是按 樣設(shè)計(jì)有什么好處？(3)按上述設(shè)計(jì)，電阻絲需截用多長(zhǎng)一段?(4)安裝指示燈后，電熱管的實(shí)際功率是額定功率的百分之幾?答案：方法一：(1)電熱管及指示燈的原理圖如圖12所示。9電源一？(一_tL圖12(2)指示燈兩端的電壓按 5V設(shè)計(jì)，則實(shí)際工作時(shí)通過小燈泡的電流略小于小燈泡的額定電流，這樣可以延長(zhǎng)指示燈的使用壽命。U 2(3)由公式P=±得電熱管的電阻為:RR Ui2R1= Pi2220V“24.2；. 2000W電熱管兩端的實(shí)際電壓：U1'=.22CV -5V =215V通過電熱管的實(shí)際電流為：11' =匕=_2型=8884慶Ri242J小燈泡的電阻：r2

17、 ="=-6V = 36'.1P21Wu '5V通過小燈泡的實(shí)際電流：I2 =Ua =-5匚= 0139 AR236c通過電阻絲的電流為:I3 = I1'-I2' =8.884A -0139 A = 8.745A電阻絲的電阻值為：R3=U3= 5V =0.572, 138.745A則所用電阻絲的長(zhǎng)度應(yīng)為：L = 0.572' = 0.0572m10.1 /mU2(4)由電功率的公式 P =J可知同一電阻在不同電壓下其電功率與電阻兩端電壓的 R平方成正比，故知此時(shí)電熱管的實(shí)際功率與其額定功率的比值為:P'P, 、2Ui'IUJ10

18、0% = 96%方法二：(1) (2)同方法U2(3)電熱管的電阻為：R=上二 P空匚242Q2000Wu：小燈泡電阻為：r22P26W a在圖12中，R2與R3并聯(lián)部分的電壓 U2' = 5VR,兩端的電壓為：U' = 220V -5V =215V前述并聯(lián)部分與 R1之間為串聯(lián)關(guān)系，根據(jù)串聯(lián)電路中各部分電壓與其電阻成正比的規(guī)律：有U1=上，故有RiU2'RR1U1'2VV、24奪=0563cR21-+,可得:R31根據(jù)并聯(lián)電阻的公式1%R% 36 0563R3 =0.572QR2-%36-0.563一 , 一、0572則所用電阻絲的長(zhǎng)度應(yīng)為L(zhǎng) = 0.057m

19、10J/m（4）同解法一。透視：小燈泡作為電熱管的指示燈，應(yīng)該是電熱管工作（電熱管中有電流通過）時(shí)， 小燈泡發(fā)光，電熱管不工作（電熱管中沒有電流）時(shí)，小燈泡不發(fā)亮，即小燈泡中的電流應(yīng) 隨電熱管中的電流有無(wú)而有無(wú)。為了滿足這一要求應(yīng)將小燈泡和電熱管串聯(lián)。另一方面，還應(yīng)該注意一下電熱管和小燈泡正常工作時(shí)通過各自的電流大小，電熱管 正常工作時(shí)，通過它的電流大小為：,P2000W - I119AU1220V小燈泡正常工作時(shí)通過它的電流大小為:P21W 八二017 AU26V220V的電路比較上述的I1和I 2可知，不可以將小燈泡和電熱管簡(jiǎn)單地串聯(lián)起來就接在中（如果這樣，通過小燈泡的電流必超過其額定電流

20、而使小燈泡燒毀）,為使上述的串聯(lián)成立而又不致使通過小燈泡的電流過大，可以設(shè)法取另一電阻與小燈泡并聯(lián)，只要這一電阻的大小取值恰當(dāng)，更可將電熱管流來的電流分流出一部分而使通過小燈泡的電流不超過其額定 電流。對(duì)于本題，有同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖13,這一電路管保證了電熱管兩端的電壓為額定電壓圖12的設(shè)計(jì)使電熱管兩端的電壓略低于額定電壓），但指示燈卻不能顯示電熱管是否在正常工作。指示燈不亮?xí)r是指示燈所在支路中無(wú)電流，這時(shí)有兩種可能：一種可能是整個(gè)電路的干路出故障，電熱管兩端無(wú)電壓，電熱管不工作；另一種可能是指示燈所在支路斷路，但電路 其他部分完好，則電熱管仍能正常工作。指示燈亮?xí)r，表示指示燈所在支流中有電流通過，這最多也只能表示電熱管兩端有電壓，卻不能表示電熱管中有無(wú)電流通過，即不管電熱管處是通路還是斷路，指示燈都能正常發(fā)光。所以，圖 13的設(shè)計(jì)是不符合要求的?！境Ｒ娛д`分析】例1.輸電線電阻是0.5 Q ,輸送的電功率為100kVV用1kV的電壓輸電時(shí)，輸電線路 上的電流和消耗的電功率為（）A. 2000A , 100kWB. 100A; 5kWC. 100A