電功與電能講義

1、電功、電功率、電能。1電功。（1） 電流通過用電器所做的功叫做電功。電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。（2） 國(guó)際單位：焦（J）。（3）計(jì)算公式：WUItUQ。2電功率。（1）物理意義：反映電流做功快慢的物理量。（2）定義：電流所做的電功與做功時(shí)間的比值。（3）國(guó)際單位：瓦（W）。（4）計(jì)算公式：。（5）常用公式：。（6）額定功率和實(shí)際功率。額定電壓：用電器正常工作時(shí)的電壓值為額定電壓；額定電壓也是用電器上標(biāo)著的電壓。例如：我國(guó)家庭電路的電壓為220伏，家用電器的額定電壓一般為220伏。 額定功率：用電器在額定電壓下的功率值為額定功率；也就是用電器上標(biāo)著的電功率為額定電功率。例如：

2、家庭用普通照明的白熾燈泡在電功率15瓦60瓦之間，電飯鍋的電功率在350瓦1350瓦之間，家用電冰箱的電功率在100瓦140瓦之間，空調(diào)機(jī)的電功率在1500瓦2500瓦之間。實(shí)際功率：當(dāng)加在用電器兩端的電壓不等于額定電壓時(shí)，用電器的功率為實(shí)際功率。實(shí)際功率等于用電器兩端實(shí)際電壓與通過用電器實(shí)際電流的乘積。圖8-14 電能表表盤3電能。（1）定義：表示電流做多少功的物理量，物理意義同電功。（2）計(jì)算公式：WPt。（3）國(guó)際單位：“千瓦·時(shí)（kW·h）”或“度”。1千瓦·時(shí)1度電3.6×106焦。（4）測(cè)量?jī)x器：電能表。如圖8-14所示，注意最后一位是小數(shù)位

3、?！?20V5A”表示：額定電壓為220V，允許長(zhǎng)時(shí)間通過的最大電流為5A；“3000r/kW·h”表示每消耗1千瓦·時(shí)的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤將轉(zhuǎn)過3000圈。若用該電能表測(cè)量某個(gè)用電器的功率：只讓該用電器工作，記下在時(shí)間t（時(shí)）內(nèi)，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)N，則用電器消耗的電能，功率（千瓦）PW/t。（5）電能的獲得。電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。太陽(yáng)能（硅光）電池：太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機(jī)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。電能屬于二次能源。（6）電能的輸送：電能要通過高壓輸電線路輸送。例8-14：某導(dǎo)體兩端電壓為2伏，通過它的電流為0.2安，10秒內(nèi)通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量為_庫(kù)，電流做功為_焦

4、。一盞10瓦的LED日光燈亮度比一盞40瓦的傳統(tǒng)日光燈還要亮，若它們都耗電1千瓦時(shí)，LED日光燈與傳統(tǒng)日光燈相比，可多正常發(fā)光_小時(shí)?！窘馕觥?0秒內(nèi)通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量QIt0.2安×10秒=2庫(kù)，電流做功WUQ=2伏×2庫(kù)=4焦。節(jié)能燈與白熾燈相比，可多發(fā)光時(shí)間tW/P1W/P2=1千瓦時(shí)/0.01千瓦1千瓦時(shí)/0.04千瓦100時(shí)25時(shí)75時(shí)，如果選用國(guó)際單位，則計(jì)算要麻煩得多?！敬鸢浮?；4；75。例8-15：分別標(biāo)有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 40W”字樣的三個(gè)白熾燈，它們各自在額定電壓下使用時(shí)（ ）A“220V 25W”最亮。 B“

5、36V 40W”最亮。C“110V 25W”最亮。 D三個(gè)燈泡一樣亮?！窘馕觥拷獯祟}首先明確三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：燈泡的銘牌上標(biāo)有燈泡正常工作時(shí)的電壓是額定電壓。標(biāo)有的功率是額定電壓下的功率是額定功率。燈泡的亮暗取決于燈泡的實(shí)際電功率。燈泡實(shí)際電壓大于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率大于額定功率；實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率等于額定功率；實(shí)際電壓小于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率小于額定功率。標(biāo)有“220V 25W”，“110V 25W”，“36V 40W”字樣的三個(gè)白熾燈，它們各自在額定電壓下使用時(shí)，實(shí)際功率分別等于額定功率，是25W；25W；40W。所以“36V 40W”最亮。【答案】B。例8-16：在圖8-15（a

6、）所示的電路中，電源電壓為6伏且保持不變，電阻R1的阻值為30歐。閉合電鍵S，電流表的示數(shù)如圖8-15(b)所示。圖8-15 求通過電阻R1的電流I1。 求電阻R2的阻值。 若一段時(shí)間內(nèi)電流對(duì)電阻R1做的功為30焦，求這段時(shí)間內(nèi)電流對(duì)電阻R2做的功W2?！窘馕觥浚?）閉合電鍵S，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)公式IU/R可求通過電阻R1的電流。（2）從電流表上可以讀出總電流的大小，總電流減去通過電阻R1的電流就是通過電阻R2的電流，根據(jù)公式R=U/I可求電阻R2的阻值。（3）已知做功時(shí)間相同，電阻兩端的電壓相同，根據(jù)公式可求出這段時(shí)間內(nèi)電流對(duì)電阻R2做的功W2?！敬鸢浮浚?）通過電阻Rl的電流（2）已知通過

7、電阻Rl的電流，可知電流表的量程為03安，所以示數(shù)為I=0.8安，通過電阻R2的電流I2I-I10.8安0.2安=0.6安。所以電阻R2的阻值（3）因?yàn)殡娏鲗?duì)電阻Rl做的功，對(duì)電阻R2做的功W2。所以，即，解得W290焦。典型習(xí)題1判斷電燈亮度的主要依據(jù)是（ ）A額定功率。 B實(shí)際功率。 C電壓。 D電流。2下列家用電器正常工作相同時(shí)間，消耗電能最多的是（ ）A臺(tái)燈。 B電視機(jī)。 C空調(diào)。 D冰箱。3·一只"lOV5W"的甲燈和一只"6V1·8W"的乙燈串聯(lián)后接入電路中，兩燈均能發(fā)光，比較它們的實(shí)際電功率(不考慮燈絲電沮隨溫度的變化)

8、，則( )· A·甲燈大些 B·乙燈大些 C·兩燈一樣大 D·無法確定 4·標(biāo)有"220VlOOW"llOVlO0W”36V1OOW"字樣的三盞電燈，并聯(lián)接在1lOV電路中·試比較它們持續(xù)發(fā)光時(shí)的亮度是( )· A·"220VlOOW"最亮 B·"1lOVlOOW"最亮 C·"36V1OOW"最亮 D·三盞燈一樣亮 5.把R1、R2兩電阻并聯(lián)后接人電路，若R1R2在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能分

9、別為W1和W2則( )· A·W1W2 B.W1W2， C·W1=W2 "D·無法判定 6·把標(biāo)有"220V100W"和"220V4OW"字樣的兩個(gè)燈泡串聯(lián)接在220V的電路中，下列說法中正確的是( )· A·lOOW燈泡比40W燈泡亮 B·"220V4OW"比"220VlOOW"燈泡兩端的電壓高 C·通過1OOW燈泡的實(shí)際功率大于它的額定功率 D，40W燈泡的實(shí)際功率大于它的額定功率 7·有兩盞額定電壓相

10、同的燈泡，它們的燈絲電阻分別是R1、R2(R1R2)，下列說法中正確的是( )· A·根據(jù)p=U2/I知道第一盞燈的額定功率大 B·根據(jù)P=I2R知道，第二盞燈的額定功率大 C·根據(jù)p=UI不知道通過燈的電流值，不能確定額定功率的大小D·以上三種說法都不正確 6·"36V6OW"和"36V25W"的兩只燈泡，串聯(lián)在36V的電路上，則( )· A·都不能正常發(fā)光，60W的燈泡較亮 B·都能正常發(fā)光 C·都不能正常發(fā)光，25W的燈泡較亮 D·無法比較

11、 8.將標(biāo)有"6V3W"和"3V0·75W"字樣的甲、乙兩個(gè)小燈泡連人電路后，若兩燈均能發(fā)光，則( )· A·串聯(lián)時(shí)，甲燈比乙燈亮 B·串聯(lián)時(shí)，甲燈和乙燈一樣亮 C·并聯(lián)時(shí)，甲燈比乙燈亮 D·并聯(lián)時(shí)，乙燈比甲燈亮 9·如圖所示的電路中，電源電壓保持不變·變阻器滑片p 滑到C點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)為4V，燈L正常發(fā)光;當(dāng)滑片p滑到b點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)為8V·已知燈L的電阻值為40n;電阻Rab=4Rac，則燈L的額定功率是( )· A·l6W B·

12、;8W C·4W D·2W 10·標(biāo)有"l2Vl8W"和"24V36W"的燈泡各一只，串聯(lián)后接人36V的電路上，那么兩只( )· A·亮度相同 B·電壓相等 C·都要燒毀 D·都正常發(fā)光 ， 11在圖8-34（a）所示的電路中，電源電壓為18伏且不變，電阻R1為15歐，滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“50 2A”的字樣。閉合電鍵S后，移動(dòng)變阻器的滑片P，（a） （b）AR1PR2SV圖8-34（1） 求：電流表A最大的示數(shù)I。（2） 求：電阻R1消耗的最大功率P1。（3） 當(dāng)電壓表V的

13、示數(shù)如圖8-34（b）所示時(shí)，求：此時(shí)變阻器連入電路中的電阻R2。12.某校實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)了一種精密的電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，某小組同學(xué)決定利用這種精密的實(shí)驗(yàn)儀器探究小燈泡的亮暗與哪些因素有關(guān)系，他們做了如下猜想：A：燈泡兩端的電壓越大，燈泡越亮；B：燈泡兩端的電壓相同時(shí)，通過燈泡的電流越小，燈泡越暗；為了驗(yàn)證上述猜想是否正確，該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖15所示的實(shí)驗(yàn)電路。他們按設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量并記錄了有關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄了有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（“”的數(shù)量越多表明燈泡越亮，“”的數(shù)量相同表明燈泡的亮暗相同）。下表是該組同學(xué)記錄的在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象。燈 泡實(shí)驗(yàn)序號(hào)U（伏特）I（安培）燈泡的亮暗程度甲11.00

14、.20 22.00.30 33.00.36 乙42.00.10 53.00.20 64.00.27 丙74.00.05 85.00.12 96.00.18 （1）通過分析比較表中的實(shí)驗(yàn)序號(hào)為_的幾組數(shù)據(jù)，可以驗(yàn)證猜想_（選填“A”或“B”）是正確的；通過分析表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)為_的一組數(shù)據(jù)，可以驗(yàn)證猜想_（選填“A”或“B”）是錯(cuò)誤的；（2）進(jìn)一步綜合分析表中的數(shù)據(jù)及觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，他們還能歸納出：（a）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4、7或2、5、8或3、6、9中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可初步得出：_，燈泡亮暗程度相同；（b）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4、7和2、5、8和3、6、9中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可初步得

15、出：_，燈泡越亮。13用電器是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的器件，在下列用電器中利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（ ）A電風(fēng)扇。 B電燈泡。 C電飯鍋。 D電視機(jī)。14某家用電能表的表盤上標(biāo)有“600r/kWh”的字樣，在電路中只接入一個(gè)用電器且正常工作時(shí)，電能表轉(zhuǎn)盤在1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)了10轉(zhuǎn)，則該用電器的額定功率是（ ）A3600瓦 B1000瓦 C500瓦 D100瓦15現(xiàn)有兩個(gè)白熾燈甲和乙，分別是“220V 15W”和“220V 40W”的規(guī)格，某同學(xué)分別用下面的方法區(qū)別出甲和乙兩燈。（1）他仔細(xì)觀察了兩燈燈絲，發(fā)現(xiàn)甲燈的燈絲細(xì)而長(zhǎng)，而乙燈的燈絲粗而短，則“220V 15W”規(guī)格的燈是_燈。（2）將兩燈分別

16、接在220伏電壓上，則發(fā)光較亮的燈是_燈。（3）如果將甲、乙兩個(gè)白熾燈串聯(lián)后接在220伏的電壓上，則發(fā)光較亮的燈_燈。圖8-5216.在圖8-52所示的電路中，R1的阻值為20歐，滑動(dòng)變阻器R2標(biāo)有“20歐，1安”的字樣，電壓表有“03伏、015伏”兩個(gè)量程，電流表有“00.6安、03安”兩個(gè)量程。移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片p至最左端，閉合電鍵S，電流表示數(shù)為0.3安。求：（1）電源電壓。（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為0.2安時(shí)，電阻R1消耗的電功率。（3）現(xiàn)有三個(gè)定值電阻，分別為4歐、6歐和11歐，設(shè)想從中選擇一個(gè)電阻來替換R1，要求閉合電鍵S，在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片p的過程中，兩電表

17、指針分別能達(dá)到某量程的滿刻度，且電路能正常工作。應(yīng)選用 歐的電阻代替電阻R1。通過計(jì)算求出滿足題目要求滑動(dòng)變阻器R2的使用范圍。R2ASV2R1V1圖8-5417.在圖8-54所示的電路中，電源電壓為18伏，定值電阻R1的阻值為12歐，閉合電鍵S，電流表的示數(shù)為0.45安。求：電阻R1兩端的電壓；電阻R2消耗的電功率；現(xiàn)有三個(gè)滑動(dòng)變阻器，A：20歐 2安；B：100歐 2安；C：150歐 1安，請(qǐng)選擇其中一個(gè)替換定值電阻R1或R2。要求：閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，在保證各元件都能正常工作的情況下，電路中電流的變化量最大。第一，為滿足上述要求，應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器 （選填“A”或“B”或“C

18、”）替換定值電阻 （選填“R1”或“R2”）。第二，算出電路中電流的最大變化量 I。 18.在圖8-55所示的電路中，電源電壓為6伏且保持不變，電阻R1的阻值為5歐，滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“20 2A”字樣。閉合電鍵S后，電流表A的示數(shù)為0.4安。圖8-55（1）求電阻R2連入電路的電阻。（2） 求此時(shí)電路消耗的總電功率。（3） （3）現(xiàn)有一個(gè)電壓表，要求將“50 1A”或“100 1A”的滑動(dòng)變阻器替換R2，使移動(dòng)變阻器滑片P的過程中，電壓表示數(shù)的變化量最大。選擇：電壓表應(yīng)并聯(lián)在_兩端（選填：“R1”、“R2”、“R1或R2”）。選擇最大阻值為_歐的滑動(dòng)變阻器替換R2。求出：電壓表示數(shù)的最大變

19、化量U。（保留兩位小數(shù)）19.在圖8-56所示的電路中，電源電壓為3伏且保持不變，電阻R的阻值為10歐。電流表03安量程擋損壞。（1）求閉合電鍵S后電流表A的示數(shù)I。（2）求電阻R消耗的電功率P。（3）現(xiàn)有“20 2A”、“5 3A”的滑動(dòng)變阻器兩個(gè)，請(qǐng)選擇一個(gè)接入電路a、b、c、d中的某兩點(diǎn)，要求：電鍵S閉合前、后電流表示數(shù)的變化量DI最大。圖8-56RSAabcd選擇：將變阻器_接入電路中_兩點(diǎn)間，使變阻器接入電路的電阻值為_歐。求出：電鍵閉合前、后，電流表示數(shù)的最大變化量DI。圖6-520徐匯 小佳同學(xué)做“用電流表、電壓表測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材齊全且完好，電源電壓保持不變。小佳正確串聯(lián)實(shí)驗(yàn)器材，并將變阻器的滑片放置于一端，然后將電壓表并聯(lián)在電路中。閉合電鍵后，兩電表的示數(shù)如圖6-5所示。接著移動(dòng)變阻器的滑片，觀察到電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)始終不變。經(jīng)思考，小佳重新正確連接電路，操作步驟正確。閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)兩電表指針?biāo)傅目潭热耘c圖6-5所示一致。移動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)滑片位于中點(diǎn)位置時(shí)，電流表的示數(shù)為0.20安。繼續(xù)移動(dòng)變阻器的滑片到另一端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.58安。請(qǐng)根據(jù)小佳同學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象填寫實(shí)驗(yàn)表格（注意：請(qǐng)?zhí)顚懺诖痤}紙上的表格中，電阻計(jì)算精確到0.1歐）。 物理量實(shí)驗(yàn)序號(hào)電壓(伏)電流(安)電阻(歐)120.2030.5821. U1=