初中電功和電功率講義

1、逐鹿書院中學(xué)校 1 對 1 課外輔導(dǎo)專家逐鹿書院學(xué)科老師輔導(dǎo)講義課題電功和電功率教學(xué)目標(biāo)1知道電功及其單位2懂得電功的公式，會用電能表測量電功3懂得電功率的概念4懂得用電器的額定電壓和額定功率5懂得焦耳定律，知道電熱器的原理和應(yīng)用重點、難點電功和電功率的相關(guān)運算考點及考試要求1電功與電能的關(guān)系、電功的運算；2電功率的概念及其運算；3焦耳定律及其應(yīng)用，與其相關(guān)的考點有焦耳定律的內(nèi)容及應(yīng)用、用掌握變量法討論焦耳定律的試驗、電熱器的構(gòu)造特點和原理等；教學(xué)內(nèi)容【學(xué)問結(jié)構(gòu)】一、電功1定義：電流所做的功；22電流做功的實質(zhì)：電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的過程，電功是電能轉(zhuǎn)化的量度；電功是過程量，

2、電流做功時，總相伴著能量狀態(tài)的變化；電流通過用電器所做的功的數(shù)值與該用電器此時消耗的電能數(shù)值完全相同；23電功的公式及其變換式：w uit （變換式w u / rt， w i電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時間的乘積；4電功的單位；焦耳（j）、千瓦時（ kwh）5電功測量：電能表是測量電功的外表；二、電功率rt），即電流在某段電流上所做的功，等于這段1定義及意義：電流在單位時間內(nèi)所做的功叫電功率；電流做功不僅有大小而且有快慢之分；用電器的功率表示做功的快慢；電功率大的用電器只能說明用電器電流做功快，并不表示電流做功的多少；2公式： p w/ t uit ui，該公式適用于任何電器；3單位：瓦

3、特（w），千瓦（ kw）4額定電壓與額定功率：額定電壓是用電器正常工作時的電壓，額定功率是用電器在額定電壓下的功率；5. 測小燈泡的電功率： （ 1）試驗原理； （ 2）試驗電路圖； （ 3）試驗步驟； （4）數(shù)據(jù)處理；三、焦耳定律1. 焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比；2焦耳定律的數(shù)學(xué)表達式：q=i 2rt1 逐鹿書院·教務(wù)治理部逐鹿書院中學(xué)校 1 對 1 課外輔導(dǎo)專家【方法提示】一、 電功公式的正確使用：1電功公式wuit是運算電功普遍適應(yīng)的公式，對于任何電器（或電路）都通用；2變形公式w u2/ rt， w i 2rt

4、只適用于電爐、白熾燈、電烙鐵等純電阻電路，而如電動機及給蓄電池充電等電路就不適用；【例題1】如圖 1 所示， r1 的阻值是2，兩端的電壓是3v， r2 的阻值是4，就 2s 內(nèi)在 r3 上所消耗的電能是多少？【解析】 這是一道綜合運用串聯(lián)電路特點和歐姆定律來運算電功的問題；對于純電阻器件而言，只要想方法求出該器件的電流、電壓、電阻三個電學(xué)基本量的任意兩個量和時間即可求出電功；在這一思想指導(dǎo)下，運算 r3 在 2s 內(nèi)所消耗的電能：方法一是求 r3 的電壓 u3 和電流 i 3；方法二是求u3 和 r3；方法三可先求i 3 和 r3；在運算過程中要充分利用串聯(lián)電圖路1的特性、公式，留意歐姆定律

5、在適用時各物理量應(yīng)滿意同一性原就；解決此類問題的方法是先弄清電路的連接方式，在運用相應(yīng)的串、并聯(lián)電路特性和歐姆定律去分頭查找討論對象的三個基本量中的任意兩個（時間往往是已知的）；假如討論對象是非純電阻器件，運算電功只能適用定義式運算；該題在r3 上消耗的電能是27j ；二、 電能表的問題1電能表是測量電功或者說是測量用戶的用電器在一段時間內(nèi)消耗電能的多少；2讀數(shù)：窗口兩次之差就是這段時間內(nèi)使用的千瓦時數(shù)，最終一位是小數(shù)；3銘牌如圖2 所示的物理意義：“ 220v”表示電能表的額定電壓是220v；“ 20a”表示答應(yīng)通過這只電能表的最大電流是20a；“ kwh”表示電能表測量電功所用的單位是kw

6、h，即“度”；圖 2“ 2500r/kwh”表示每消耗1 度電，電能表的表回旋轉(zhuǎn)2500 轉(zhuǎn)；三、額定電壓與額定功率u 實 u 額，就 p 實 p 額u 實 u 額，就 p 實 p 額u 實 u 額，就 p實p 額【例題 2】三盞電燈a220v， 40w、 b（ 110v， 40w）、c（ 36v，40w），當(dāng)它們各自正常發(fā)光時，單位時間內(nèi)所消耗的電能哪個最大？【解析】此題簡潔出錯的地方在于不明白電功率的意義，誤認為額定電壓越高的電功率便越大；正確分析方式是：電流通過電燈做功的過程就是消耗電能的過程，單位時間內(nèi)做多少電功便消耗多少電能，當(dāng)三盞電燈都正常發(fā)光時，雖工作電壓各不相同，但其電功率都是

7、40w，所以三盞燈每秒做的電功以及每秒消耗的電能都是 40j，所以正確的答案是單位時間內(nèi)三盞燈消耗的電能相同；四、測量小燈泡的電功率【例題 2】如圖 3 所示是測額定電壓為2.5v 小燈泡的額定功率的電路圖（ 1）a 是表， b 是表；（ 2）按圖連接好器材，測量前開關(guān)應(yīng)，滑片 p應(yīng)滑到點；（ 3）假如小燈泡的阻值約為10，電源有兩節(jié)干電池串聯(lián)組成，電流表有量程0 0.6a和 0 3a 兩檔，那么a 表量程應(yīng)選擋， b 表量程選擋；圖 3（ 4）閉合開關(guān)，發(fā)覺小燈泡兩端電壓只有1.8v ，滑動變阻器的滑片p 向端移動，才能使電壓表示數(shù)為v，此時燈泡實際功率就是額定功率；（ 5）要測量的數(shù)據(jù)是和

8、，運算燈泡的額定功率公式為；2 逐鹿書院·教務(wù)治理部逐鹿書院中學(xué)校 1 對 1 課外輔導(dǎo)專家【解析】由圖可知是用電流表和電壓表測定小燈泡額定功率電路；解答：（ 1）依據(jù)電流表、電壓表的使用規(guī)章可以判定：a 與電燈并聯(lián)，是電壓表；b 與電燈串聯(lián)是電流表；（ 2）為了防止接線失誤，損壞電器， 串聯(lián)前開關(guān)應(yīng)斷開；滑到變阻器在電路中起分壓作用，分去一部分電壓，以保證小燈泡的安全使用，并得到需要的電壓，測量前串入電路的電阻應(yīng)是變阻器的最大值，所以滑片p應(yīng)在 b 點；（ 3）電源選用兩節(jié)干電池， 就電源電壓為 3v，且小燈泡的額定電壓為 2.5v ，所以電壓表 a 表的量程應(yīng)選 “0 3v” 擋

9、，小燈泡的電阻約為 10，它在正常工作時的電流約為 i=u/r=0.25a 0.6a ，所以電流表 b 的量程應(yīng)選 “ 0 0.6a ” 擋；（ 4）當(dāng)小燈泡兩端電壓為1.8v 時，因沒有達到其額定電壓2.5v ，所以其實際功率小于額定功率，為使小燈泡消耗的功率等于其額定功率，應(yīng)提高小燈泡兩端的電壓，使其達到2.5v ，所以減小滑動變阻器入電路的電阻，以減小滑動變阻器兩端電壓，故滑片p 應(yīng)向 a 端移動，（ 5）測定小燈泡的額定功率，依據(jù)是功率的公式，p=ui，需要測量的是小燈泡兩端的電壓v 和提高它的電流i ；五、熟記電學(xué)中基本量的規(guī)律和特點，進行電功、電功率和電熱的運算物理量（符號）公式單

10、位（符號）測量儀器串聯(lián)電路特點并聯(lián)電路特點電功（ w）w=uit焦耳（ j）電能表w=w1+w2w1: w2= r1 : r2w=w1+w2w1: w2= :r2 :r1電 功 率（ p）p = w /t p ui瓦特（ w）電流表電 壓 表 滑動 變 阻 器（伏安法）p p1+p2p1: p2= r1: r2p p1+p2p1: p2= r2 :r1電熱（ q）q=i2rt焦耳（ j）q=q1+q2q=q1+q2q1: q2=r1: r2【例題3】同為“ 36v40w”的電燈、電扇、電烙鐵都正常工作5min ，它們產(chǎn)生熱量是：a. 一樣多b. 電燈最多c.電扇最多d. 電烙鐵最多【解析】三個

11、用電器消耗的功率、通電時間相同，由w=pt 可知它們消耗的電能一樣多，但從能量轉(zhuǎn)化的角度考慮，電燈將電能轉(zhuǎn)化為大量熱能及少量光能，電扇將電能轉(zhuǎn)化為大量機械能和少量熱能，而電烙鐵將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,所以產(chǎn)生熱量最多的用電器是電烙鐵；正確答案應(yīng)為d；圖 4【例題 4】如圖 4 所示，燈泡l 標(biāo)有“ 220v 36w ”字樣， r 6，通電 10s 且正常發(fā)光，依據(jù)這些已知條件，可以求出哪些物理量，請一一運算出來；【解析】此題看起來雖然簡潔，但實際上是一道開放性試題，它可以幾乎運算出全部電學(xué)中的基本物理量，能夠涉及到全部的電學(xué)概念和定律；題中隱含的條件：額定電壓下，燈泡的額定功率，切燈泡正常發(fā)光；

12、可求出的物理量有：（ 1）燈泡兩端的實際電壓：u 實 u 額 12v（ 2）燈泡的額定功率p 實 p 額 36w（ 3）通過燈泡的電流i 實 i 額 p/u =3a（ 4）燈泡的電阻rl=u 2/p=4通電 10s 鐘（ 5）通過燈泡的電荷量q it 30c（ 6）燈泡消耗的電能wlpt 360j（ 7）燈泡、電阻兩端的電壓u 總 ur ul12v（ 8）通過電阻的電流i r=u/ r=12v/6 =2a3 逐鹿書院·教務(wù)治理部逐鹿書院中學(xué)校 1 對 1 課外輔導(dǎo)專家（ 9）電阻消耗的電能wr=uirt =12v× 2a× 10s=240j（ 10）電阻的功率pr

13、=uir=12v× 2a=24w2（ 11）電阻上的電熱qr=i r rt=2a2 × 6× 10s=240j【對應(yīng)訓(xùn)練】1電能表是用來測定以下哪個物理量的a 電能b 電流c電壓d電阻 2將 7.2 ×105j 的電功用“度”作單位表示, 就應(yīng)為a.20 度b.2度c.0.2度d.0.02度3. 采葳同學(xué)家在1 月1 日和2月 1日兩次觀看家里的電能表, 如下表所示, 那么該同學(xué)家一月用電a 545 度b 54.50233402879c 455 度d 45.5 度4以下關(guān)于電功率的說法中,正確選項a 電功率越大 ,電流做功越多b.電功率越大 , 所用的時

14、間越短c.電功率越大 , 用電器消耗的電能越多d.電功率越大 , 用電器消耗電能越快5. “ 220v 100w”的燈泡接入電壓為210v 的電路 , 就該燈泡的實際電功率a 大于 100wb 等于 100wc小于 100wd條件不足 ,無法判定 6在測定一個小燈泡額定電功率的試驗中,如小燈泡額定電壓為2.5v,答應(yīng)通過的最大電流為0.4a. 電源是4 節(jié)干電池串聯(lián)成的電池組.另配有 0-0.6a 、0-3a 兩量程的電流表一個,0-3v 、0-15v 兩量程的電壓表一個,最大阻值為20的滑動變阻器等, 就在這個試驗中電流表、電壓表的量程分別應(yīng)選用的量程是a 電流表選0-0.6a, 電壓表選0

15、-3vb電流表選0-0.6a, 電壓表選0-15v c電流表選0-3a, 電壓表選0-3vd電流表選0-3a, 電壓表選0-15v7. 有一阻值為40的電熱器 ,工作時產(chǎn)生熱量的功率為1000w,就通過該電熱器的電流和電熱器兩端的電壓分別是a 10a100vb. 2a200vc. 5a100vd . 5a200v8要使電熱器在單位時間產(chǎn)生的熱量削減一半,應(yīng)當(dāng)a. 讓它兩端的電壓削減一半b.使它的電阻削減一半c. 讓通過它的電流削減一半d.使它的電阻和兩端電壓同時削減一半9依據(jù)你生活中的觀看,電子手表、電燈、晶體管收音機、電燙斗這些常用電器中，電功率最大的是 ,電功率最小的是 .10電燈泡上標(biāo)著

16、“pz220-40 ”，這里的“220 ”表示 ，“ 40”表示的是燈泡 . 此燈泡正常工作時的電流為 a, 電阻為 .11一個在某電壓下工作的電烙鐵,功率是 100w,電流是 454ma, 加在這個電烙鐵兩端的電壓是 .12. 在測定小燈泡電功率的試驗中:(1) 電源電壓要 小燈泡的額定電壓, 串聯(lián)一個滑動變阻器是為了 ;(2) 閉合開關(guān)前 , 滑動變阻器應(yīng)放在 位置上 , 這樣做的好處是 ;(3) 為了測定有“ 4.5v ”字樣的小燈泡的功率, 除了要用電壓表、電流表、小燈泡、開關(guān)、滑動變阻器、導(dǎo)線外，仍應(yīng)在以下器材中選用 ；a. 三節(jié)干電池b.三節(jié)蓄電池c.兩節(jié)干電池d.兩節(jié)蓄電池13如

17、上表所示的電器每天工作時間均有削減，照明電器每天削減一小時，廚房電器每天工作時數(shù)削減0.5 小時，洗衣機每天工作時時數(shù)削減0.5 小時 , 其他用電器每天工作時數(shù)均削減1.5 小時 , 就一個月能節(jié)省用電多少千瓦時.折合多少度 .折合多少焦耳 .14. 按圖 5 所示電路對額定電壓為3.8v 的小燈泡進行試驗時, 測得 5 組試驗數(shù)據(jù) , 并記錄在表中, 同時記錄了小燈泡亮度變化的情形.4 逐鹿書院·教務(wù)治理部請你認真分析試驗數(shù)據(jù)和試驗現(xiàn)象, 回答以下問題 :次數(shù)12345u/v3.03.53.84.04.5i /a0.280.300.310.320.34逐鹿書院中學(xué)校 1 對 1

18、課外輔導(dǎo)專家亮度增加圖 5(1) 燈泡的額定功率是.(2) 小燈泡的亮度變化規(guī)律是 .(3) 除了表格中列出的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象外, 你仍能發(fā)覺的問題是 .15如圖 16-21所示的電路中，燈l 標(biāo)有“ 6v 3w ”的字樣；當(dāng)開關(guān)閉合滑動變阻器的滑片在a 端時，燈正常發(fā)光；當(dāng)滑片滑到b 點時，燈消耗的功率為額定功率的1/4 ，就滑動變阻器的最大阻值是多少？此時變阻器消耗多大的功率？圖 16-2116如圖 16-22 所示的電路中，燈 l 的額定功率為 2w， r2=10，小燈泡的電阻 rl r2，電源電壓 9v 且保持不變；（ 1）如 s1、 s2 均斷開時小燈泡能正常發(fā)光，就小燈泡電阻和額定電壓是多大？（ 2）如 s1、s2 均合上時，電路的總功率為 24.3w，就 r3 的阻值多大？圖 16-2217如圖16-23所示的電路中，l 是標(biāo)有“ 3v 0.15w ”的電燈，r=20；（ 1）當(dāng)開關(guān)s1 斷開， s2 閉合時， l 恰能正常發(fā)光，此時電流表、電壓表的示數(shù)各多大？（2）當(dāng)開關(guān)s1 閉