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化為其他形式能的過程。（2） 國際單位：焦（J）。（3）計算公式：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間的比值。（3）國際單位：瓦（W）。（4）計算公式：。（5）常用公式：。（6）額定功率和實際功率。額定電壓：用電器正常工作時的電壓值為額定電壓；額定電壓也是用電器上標著的電壓。例如：我國家庭電路的電壓為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，空調機的電功率在1500瓦2500瓦之間。實際功率：當加在用電器兩端的電壓不等于額定電壓時，用電器的功率為實際功率。實際功率等于用電器兩端實際電壓與通過用電器實際電流的乘積。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）計算公式：WPt。（3）國際單位：“千瓦·時（kW·h）”或“度”。1千瓦·時1度電3.6×106焦。（4）測量儀器：電能表。如圖8-14所示，注意最后一位是小數位

3、?！?20V5A”表示：額定電壓為220V，允許長時間通過的最大電流為5A；“3000r/kW·h”表示每消耗1千瓦·時的電能，電能表的轉盤將轉過3000圈。若用該電能表測量某個用電器的功率：只讓該用電器工作，記下在時間t（時）內，電能表轉盤轉過的轉數N，則用電器消耗的電能，功率（千瓦）PW/t。（5）電能的獲得。電池：化學能轉化為電能。太陽能（硅光）電池：太陽能轉化為電能。發(fā)電機：機械能轉化為電能。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：某導體兩端電壓為2伏，通過它的電流為0.2安，10秒內通過該導體橫截面的電荷量為_庫，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，LED日光燈與傳統(tǒng)日光燈相比，可多正常發(fā)光_小時?！窘馕觥?0秒內通過該導體橫截面的電荷量QIt0.2安×10秒=2庫，電流做功WUQ=2伏×2庫=4焦。節(jié)能燈與白熾燈相比，可多發(fā)光時間tW/P1W/P2=1千瓦時/0.01千瓦1千瓦時/0.04千瓦100時25時75時，如果選用國際單位，則計算要麻煩得多?！敬鸢浮?；4；75。例8-15：分別標有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 40W”字樣的三個白熾燈，它們各自在額定電壓下使用時（ ）A“220V 25W”最亮。 B“

5、36V 40W”最亮。C“110V 25W”最亮。 D三個燈泡一樣亮?！窘馕觥拷獯祟}首先明確三個知識點：燈泡的銘牌上標有燈泡正常工作時的電壓是額定電壓。標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際電功率。燈泡實際電壓大于額定電壓時，實際功率大于額定功率；實際電壓等于額定電壓時，實際功率等于額定功率；實際電壓小于額定電壓時，實際功率小于額定功率。標有“220V 25W”，“110V 25W”，“36V 40W”字樣的三個白熾燈，它們各自在額定電壓下使用時，實際功率分別等于額定功率，是25W；25W；40W。所以“36V 40W”最亮?！敬鸢浮緽。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。 若一段時間內電流對電阻R1做的功為30焦，求這段時間內電流對電阻R2做的功W2?！窘馕觥浚?）閉合電鍵S，兩電阻并聯(lián)，根據公式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，根據公式R=U/I可求電阻R2的阻值。（3）已知做功時間相同，電阻兩端的電壓相同，根據公式可求出這段時間內電流對電阻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）因為電流對電阻Rl做的功，對電阻R2做的功W2。所以，即，解得W290焦。典型習題1判斷電燈亮度的主要依據是（ ）A額定功率。 B實際功率。 C電壓。 D電流。2下列家用電器正常工作相同時間，消耗電能最多的是（ ）A臺燈。 B電視機。 C空調。 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在相同時間內消耗的電能分

9、別為W1和W2則( )· A·W1W2 B.W1W2， C·W1=W2 "D·無法判定 6·把標有"220V100W"和"220V4OW"字樣的兩個燈泡串聯(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燈泡的實際功率大于它的額定功率 D，40W燈泡的實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p=U2/I知道第一盞燈的額定功率大 B·根據P=I2R知道，第二盞燈的額定功率大 C·根據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.將標有"6V3W"和"3V0·75W"字樣的甲、乙兩個小燈泡連人電路后，若兩燈均能發(fā)光，則( )· A·串聯(lián)時，甲燈比乙燈亮 B·串聯(lián)時，甲燈和乙燈一樣亮 C·并聯(lián)時，甲燈比乙燈亮 D·并聯(lián)時，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點時，電壓表示數為4V，燈L正常發(fā)光;當滑片p滑到b點時，電壓表示數為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，滑動變阻器R2上標有“50 2A”的字樣。閉合電鍵S后，移動變阻器的滑片P，（a） （b）AR1PR2SV圖8-34（1） 求：電流表A最大的示數I。（2） 求：電阻R1消耗的最大功率P1。（3） 當電壓表V的

13、示數如圖8-34（b）所示時，求：此時變阻器連入電路中的電阻R2。12.某校實驗室新進了一種精密的電學實驗儀器，某小組同學決定利用這種精密的實驗儀器探究小燈泡的亮暗與哪些因素有關系，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，通過燈泡的電流越小，燈泡越暗；為了驗證上述猜想是否正確，該小組的同學設計了如圖15所示的實驗電路。他們按設計實驗方案測量并記錄了有關數據，同時記錄了有關實驗現(xiàn)象（“”的數量越多表明燈泡越亮，“”的數量相同表明燈泡的亮暗相同）。下表是該組同學記錄的在實驗中測量的數據和觀察到的現(xiàn)象。燈 泡實驗序號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驗序號為_的幾組數據，可以驗證猜想_（選填“A”或“B”）是正確的；通過分析表中實驗序號為_的一組數據，可以驗證猜想_（選填“A”或“B”）是錯誤的；（2）進一步綜合分析表中的數據及觀察到的實驗現(xiàn)象，他們還能歸納出：（a）分析比較實驗序號1、4、7或2、5、8或3、6、9中的數據及觀察到的現(xiàn)象，可初步得出：_，燈泡亮暗程度相同；（b）分析比較實驗序號1、4、7和2、5、8和3、6、9中的數據及觀察到的現(xiàn)象，可初步得

15、出：_，燈泡越亮。13用電器是將電能轉化為其他形式能的器件，在下列用電器中利用電能轉化為機械能的是（ ）A電風扇。 B電燈泡。 C電飯鍋。 D電視機。14某家用電能表的表盤上標有“600r/kWh”的字樣，在電路中只接入一個用電器且正常工作時，電能表轉盤在1分鐘內轉了10轉，則該用電器的額定功率是（ ）A3600瓦 B1000瓦 C500瓦 D100瓦15現(xiàn)有兩個白熾燈甲和乙，分別是“220V 15W”和“220V 40W”的規(guī)格，某同學分別用下面的方法區(qū)別出甲和乙兩燈。（1）他仔細觀察了兩燈燈絲，發(fā)現(xiàn)甲燈的燈絲細而長，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，滑動變阻器R2標有“20歐，1安”的字樣，電壓表有“03伏、015伏”兩個量程，電流表有“00.6安、03安”兩個量程。移動滑動變阻器的滑片p至最左端，閉合電鍵S，電流表示數為0.3安。求：（1）電源電壓。（2）移動滑動變阻器的滑片P，當電流表示數為0.2安時，電阻R1消耗的電功率。（3）現(xiàn)有三個定值電阻，分別為4歐、6歐和11歐，設想從中選擇一個電阻來替換R1，要求閉合電鍵S，在移動滑動變阻器滑片p的過程中，兩電表

17、指針分別能達到某量程的滿刻度，且電路能正常工作。應選用 歐的電阻代替電阻R1。通過計算求出滿足題目要求滑動變阻器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)有三個滑動變阻器，A：20歐 2安；B：100歐 2安；C：150歐 1安，請選擇其中一個替換定值電阻R1或R2。要求：閉合電鍵S，移動滑動變阻器的滑片，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，應選用滑動變阻器 （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，滑動變阻器R2上標有“20 2A”字樣。閉合電鍵S后，電流表A的示數為0.4安。圖8-55（1）求電阻R2連入電路的電阻。（2） 求此時電路消耗的總電功率。（3） （3）現(xiàn)有一個電壓表，要求將“50 1A”或“100 1A”的滑動變阻器替換R2，使移動變阻器滑片P的過程中，電壓表示數的變化量最大。選擇：電壓表應并聯(lián)在_兩端（選填：“R1”、“R2”、“R1或R2”）。選擇最大阻值為_歐的滑動變阻器替換R2。求出：電壓表示數的最大變

19、化量U。（保留兩位小數）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I。（2）求電阻R消耗的電功率P。（3）現(xiàn)有“20 2A”、“5 3A”的滑動變阻器兩個，請選擇一個接入電路a、b、c、d中的某兩點，要求：電鍵S閉合前、后電流表示數的變化量DI最大。圖8-56RSAabcd選擇：將變阻器_接入電路中_兩點間，使變阻器接入電路的電阻值為_歐。求出：電鍵閉合前、后，電流表示數的最大變化量DI。圖6-520徐匯 小佳同學做“用電流表、電壓表測電阻”實驗，實驗器材齊全且完好，電源電壓保持不變。小佳正確串聯(lián)實驗器材，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，兩電表的示數如圖6-5所示。接著移動變阻器的滑片，觀察到電流表的示數逐漸增大，而電壓表的示數始終不變。經思考，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)兩電表指針所指的刻度仍與圖6-5所示一致。移動變阻器的滑片，當滑片位于中點位置時，電流表的示數為0.20安。繼續(xù)移動變阻器的滑片到另一端時，電流表的示數為0.58安。請根據小佳同學實驗過程中觀察到的現(xiàn)象填寫實驗表格（注意：請?zhí)顚懺诖痤}紙上的表格中，電阻計算精確到0.1歐）。 物理量實驗序號電壓(伏)電流(安)電阻(歐)120.2030.5821. U1=