第五節(jié)-電功率

第五節(jié)電功率學(xué)習(xí)目標(biāo)1、理解電功、電功率的概念。2、知道焦耳定律及其在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。3、理解閉合電路中的功率關(guān)系常見(jiàn)的家用電器討論與交流問(wèn)題1：以上用電器的共同特點(diǎn)是什么？都要消耗電能，靠電流做功來(lái)工作。問(wèn)題2：我們初中就學(xué)過(guò)W=UIt，那么什么是電功？公式是怎么推導(dǎo)出來(lái)的？課前思考電場(chǎng)力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，舉出一些大家熟悉的例子。2通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，可知導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷做功嗎？31做功，而且做正功

電能→機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)。電能→內(nèi)能，如電熱器。電能→化學(xué)能，如電解槽。電功定義：電路中電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功，簡(jiǎn)稱(chēng)電功，通常也說(shuō)成是電流的功。實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)。電能通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式能。

思考1、若電荷q在電場(chǎng)力作用下從A搬至B，AB兩點(diǎn)間電勢(shì)差為UAB，則電場(chǎng)力做功為W＝qUWAB＝qUAB2、對(duì)于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢(shì)差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場(chǎng)力的功

電荷q的移動(dòng)過(guò)程，導(dǎo)體中形成電流，且I＝q/t所以W＝qU＝UIt電功的表達(dá)式W=UIt表達(dá)式的物理意義電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。適用條件可求任何情況的電功。單位電流單位用安培（A），電壓?jiǎn)挝挥梅╒），時(shí)間單位用秒（S），則電功的單位是焦耳（J）。常用的單位還有：千瓦時(shí)（度）電功的物理意義：電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，電流做功多少，表明有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能?？梢?jiàn)電功反映了電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少。電功越大，轉(zhuǎn)變成其它形式的能就越多，反之越少。電功率表達(dá)式：P＝W/t＝UI單位：功的單位用焦耳（J），時(shí)間單位用秒（s），功率單位為瓦特（W）。1W=1J／s1kW＝1000W電功率反映了電流做功的快慢程度用電器的額定功率和實(shí)際功率額定電壓是指用電器在正常工作的條件下應(yīng)加的電壓，在這個(gè)條件下它消耗的功率就是額定功率，流經(jīng)它的電流就是額定電流，用電器正常工作。用電器實(shí)際工作時(shí)的功率叫實(shí)際功率，這時(shí)的工作電壓不一定是額定電壓，因而實(shí)際功率也不一定等于額定功率。練習(xí)

生活中常用的電功單位是KW·h（俗稱(chēng)“度”），請(qǐng)問(wèn)，1KW的用電器在1h內(nèi)所消耗的電功等于多少焦耳？解：由P=W/t，得到W=Pt所以，W=Pt=1000×3600J=3.6×106J1KW=1000W1h=3600s練習(xí)兩個(gè)燈泡A“220V100W”和B“220V40W”它們的電阻分別為多少？串聯(lián)后接在電路中，通電后，它們工作是在額定功率下還是實(shí)際功率下？那個(gè)燈泡更亮？解：RA＝U2/PA=484ΩRB＝U2/PB=1210Ω串聯(lián)后，兩燈的電流相同，根據(jù)P=UI=I2R可知，電阻大的燈泡實(shí)際功率大，所以B燈較亮焦耳定律——電流熱效應(yīng)定義式：Q＝I2Rt（Q的單位：J）公式Q＝I2Rt是定義式，可求任何電路中電流I通過(guò)電阻R時(shí)產(chǎn)生的熱量。焦耳定律的微觀解析實(shí)質(zhì)：電流的熱效應(yīng)實(shí)質(zhì)上時(shí)電能通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。熱功率單位時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的功率叫熱功率。熱功率即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率，P＝Q/t＝I2R電熱杯電風(fēng)扇下面兩圖，電能分別轉(zhuǎn)變成那種能量？例題一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓是220V，線圈的電阻是0.2?,正常工作時(shí)通過(guò)的電流是20A，求：（1）每秒內(nèi)電流所做的功（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻上每秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量解：（1）電功W=UIt=220×20×1J=4.4×103J(2)電阻上的熱量Q=I2Rt=202×0.20×1J=80J可見(jiàn)，非純電阻電路中，電功比電熱要大v電功W轉(zhuǎn)變成內(nèi)能—電熱QrE,rII熱能Q機(jī)械能E電源輸出電功W可見(jiàn)，電功W和熱能的大小關(guān)系：W>Q純電阻電路如果一段電路中只含有電阻元件，稱(chēng)之為純電阻電路。電流通過(guò)電路時(shí)，電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱，且電功率和熱功率相等。W=Q=UI=I2R=U2/R非純電阻電路如果電路中除了含有電阻外，還包括電動(dòng)機(jī)、電解槽等把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器，這種電路稱(chēng)為非純電阻電路。2在非純電阻電路中，電功和電熱是整體和部分的關(guān)系，即W＝Q＋E其他，故W>Q即UIt>I2Rt，電功率大于熱功率UI>I2R，在計(jì)算電功和電熱時(shí)要用各自的定義式：

W＝UItP＝UI

Q=I2RtP熱＝I2R1電功、電熱對(duì)照表項(xiàng)目電功電熱電功與電熱的比較電功實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做的功，W=Uq=UIt電熱是由于電流的熱效應(yīng)，電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱，Q=I2Rt電功與電熱的聯(lián)系與區(qū)別純電阻電路中，U=IRUIt=I2Rt=U2t/R電功等于電熱一般電路中電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，不僅發(fā)熱，而且還能做功、電解等等，在一般電路中，電功大于電熱。即UIt>I2Rt電功率與熱功率的關(guān)系純電阻電路中，P=UI=I2R=U2/R非純電阻電路中UI>I2R【例題】如圖所示，有一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，內(nèi)阻r=0.6Ω，

R=10Ω，U=160V，電壓表的讀數(shù)為110V，求MVUR（1）通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？（2）輸入到電動(dòng)機(jī)的電功率是多少？（3）在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動(dòng)機(jī)工作1h所產(chǎn)生的熱量是多少？1.電功和電功率2.焦耳定律和熱功率純電阻電路一.知識(shí)要點(diǎn)回顧非純電阻電路3、閉合電路中的功率

IE=IU外+IU內(nèi)閉合電路中的功率問(wèn)題電源的功率P總：電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也稱(chēng)為電源的總功率。公式：P總=IE普遍適用

只適用于外電路為純電阻的電路?？傞]合電路中的功率問(wèn)題電源內(nèi)阻消耗功率P內(nèi)：電源內(nèi)阻的熱功率，也稱(chēng)為電源的消耗功率。公式：P內(nèi)＝I2r電源的輸出功率P出：外電路的消耗功率。公式：P出＝IU外普遍適用P出

只適用于外電路為純電阻的電路。閉合電路上功率分配關(guān)系閉合電路上功率分配關(guān)系：

P總＝P出＋P內(nèi)即：EI＝UI＋I(xiàn)2r閉合電路上功率的分配關(guān)系反映了閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化和守恒。電源的效率外總外外由上式可知，外電阻越大，電源的效率越高輸出功率與外電阻之間的關(guān)系電源的輸出功率P輸：1、由上式可以知道，當(dāng)R＝r時(shí)，輸出功率最大，Pmax＝E2/（4r），此時(shí)電源的效率為50％2、當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率減少3，當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率增大4、當(dāng)P出<Pmax時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且R1×R2＝r2輸外R1R20rP輸R電源的輸出功率和效率的討論ErRR0在右圖中，若E=3V，r＝0.5Ω，R0＝8.5Ω，變阻器的最大值是10Ω，討論：

1.在R等于多少時(shí)，R和R0消耗的功率才最大？2.在R等于多少時(shí)，R消耗的功率才最大？

3.當(dāng)R等于多少時(shí)，R0消耗的功率才最大呢？4.當(dāng)變阻器的最大值是6Ω，以上三問(wèn)怎樣？由上述分析可知，在研究電阻上消耗的功率時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分“可變與定值”著這兩種情況，兩種情況中求解的思路和方法是不相同的等效電源法：即把電路中的定值電阻等效成電源內(nèi)阻，當(dāng)可變電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，其獲得功率最大。配方法、不等式法等。用分式的性質(zhì)求解極值問(wèn)題。練習(xí)2.電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過(guò)程中，下面說(shuō)法中正確的是()(A)電源的路端電壓一定逐漸變小(B)電源的輸出功率一定逐漸變小(C)電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大(D)電源的供電效率一定逐漸變小ACD練習(xí)3具有一定的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的電源接一個(gè)“6V,3W”的小燈泡能正常發(fā)光，若改接“6V，6W”的小燈泡，則該燈泡的實(shí)際功率將（）A．一定大于3WB.一定小于3WC.一定等于3WD.以上三種情況都可能存在D如圖電路中，電源電壓為60V，內(nèi)阻不計(jì)，電阻R＝2Ω，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為R0＝1.6Ω，電壓表的示數(shù)為50V，電動(dòng)機(jī)正常工作，求電動(dòng)機(jī)的輸出功率？解：電動(dòng)機(jī)正常工作，兩端的電壓U0＝50V，則電阻R兩端的電壓為U＝10V,所以電路的電流

I＝U/R＝10/2＝5A

電動(dòng)機(jī)的輸出功率

P出＝U0I－I2R0＝210W