電功和電功率

電功和電功率【考點聚焦】

1.知道電功及其單位

2.理解電功的公式，會用電能表測量電功

3.理解電功率的概念

4.理解用電器的額定電壓和額定功率

5.理解焦耳定律，知道電熱器的原理和應(yīng)用

【呈現(xiàn)形式】

本局部涉及到的內(nèi)容有電功、電能和焦耳定律

1.電功與電能的關(guān)系、電功的計算：相關(guān)的主要考點有電功的計算，而電功計算最常見的是與電流的定義、串并聯(lián)電路的特點、歐姆定律、電能表及電功率、焦耳定律聯(lián)系起來，并結(jié)合其它能量〔如機械能、內(nèi)能等〕的學(xué)問綜合考察，其中特殊要嫻熟駕馭串、并聯(lián)電路的特點和歐姆定律與電功計算公式相結(jié)合的計算，要弄明白幾個電功計算公式的應(yīng)用范圍。

2.電功率的概念及其計算，用電器額定電壓、額定功率和實際電壓、實際功率的聯(lián)系、區(qū)分及計算，用電壓表和電流表測定小燈泡的功率的試驗是重點內(nèi)容，其中電功率的計算公式的應(yīng)用，用電器額定功率和實際功率的區(qū)分和計算，小燈泡的功率的測定試驗的探討是難點。與上述內(nèi)容相關(guān)的考點有：電功率的根本概念、額定電壓、額定功率和實際功率的概念，用電器電功率與電阻的改變關(guān)系，測定小燈泡的功率的試驗，將功率與串并聯(lián)電路特點及歐姆定律聯(lián)系起來進(jìn)展綜合考察，同一電路中不同用電器的功率的比擬。

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、用限制變量法探究焦耳定律的試驗、電熱器的構(gòu)造特點和原理等。

這局部學(xué)問在中考中將大量以計算、試驗、開放和探究性試題出現(xiàn)，其試題的難度也將會較大，應(yīng)引起足夠的重視。

【學(xué)問構(gòu)造】

一、電功

1.定義：電流所做的功。

2.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，電流做功時，總伴隨著能量狀態(tài)的改變。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)值完全一樣。

3.電功的公式及其變換式：w＝uit〔變換式w＝u2/rt，w＝i2rt〕，即電流在某段電流上所做的功，等于這段電路兩端的電壓、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儀表。

二、電功率

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(dá)式：q=i2rt

【方法提示】

一、電功公式的正確運用：

1.電功公式w＝uit是計算電功普遍適應(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＝i2rt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那么不適用。

【例題1】如圖1所示，r1的阻值是2ω，兩端的電壓是3v，r2的阻值是4ω，那么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計算電功的問題。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)根本量的隨意兩個量和時間即可求出電功。在這一思想指導(dǎo)下，計算r3在2s內(nèi)所消耗的電能：方法一是求r3的電壓u3和電流i3；方法二是求u3和r3；方法三可先求i3和r3。在計算過程中要充分利用串聯(lián)電路的特性、公式，留意歐姆定律在適用時各物理量應(yīng)滿意同一性原那么。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找尋探究對象的三個根本量中的隨意兩個〔時間往往是確定的〕；假如探究對象是非純電阻器件，計算電功只能適用定義式計算。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)運用的千瓦時數(shù)，最終一位是小數(shù)。

3.銘牌如圖2所示的物理意義：

①“220v”表示電能表的額定電壓是220v。

②“20a”表示允許通過這只電能表的最大電流是20a。

③“kwh”表示電能表測量電功所用的單位是kwh，即“度”。

④“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，那么p實＞p額u實＝u額，那么p實＝p額u實＜u額，那么p實＜p額

【例題2】三盞電燈a(220v，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】

此題簡單出錯的地方在于不了解電功率的意義，誤認(rèn)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，雖工作電壓各不一樣，但其電功率都是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)三盞燈消耗的電能一樣。

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10ω，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。

〔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，計算燈泡的額定功率公式為。

【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、電壓表的運用規(guī)那么可以判定：a與電燈并聯(lián)，是電壓表；b與電燈串聯(lián)是電流表。

〔2〕為了幸免接線失誤，損壞電器，串聯(lián)前開關(guān)應(yīng)斷開?；阶冏杵髟陔娐分衅鸱謮鹤饔?，分去一局部電壓，以保證小燈泡的平安運用，并得到須要的電壓，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，那么電源電壓為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，小燈泡的電阻約為10ω，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，因沒有到達(dá)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，使其到達(dá)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，須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)中根本量的規(guī)律和特點，進(jìn)展電功、電功率和電熱的計算物理量

〔符號〕公式單位

〔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+w2

w1:w2=r1:r2w=w1+w2

w1: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+p2

p1:p2=r1:r2p＝p1+p2

p1:p2=r2:r1

電熱

〔q〕q=i2rt焦耳

〔j〕q=q1+q2q=q1+q2

q1: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】三個用電器消耗的功率、通電時間一樣，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。

【例題4】如圖4所示，燈泡l標(biāo)有“220v36w”字樣，r＝6ω，通電10s且正常發(fā)光，依據(jù)這些確定條件，可以求出哪些物理量，請一一計算出來。

【解析】此題看起來雖然簡潔，但事實上是一道開放性試題，它可以幾乎計算出全部電學(xué)中的根本物理量，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?？汕蟪龅奈锢砹坑校?/p>

〔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=u2/p=4ω

通電10s鐘

〔5〕通過燈泡的電荷量q＝it＝30c

〔6〕燈泡消耗的電能wl＝pt＝360j

〔7〕燈泡、電阻兩端的電壓u總＝ur＝ul＝12v

〔8〕通過電阻的電流ir=u/r=12v/6ω=2a

〔9〕電阻消耗的電能wr=uirt=12v×2a×10s=240j

〔10〕電阻的功率pr=uir=12v×2a=24w

〔11〕電阻上的電熱qr=ir2rt=(2a)2×6ω×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,那么應(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日兩次視察家里的電能表,如下表所示,那么該同學(xué)家一月用電〔〕

0233402879

a.545度b.54.5

c.455度d.45.5度

4.以下關(guān)于電功率的說法中,正確的選項是〔〕

a.電功率越大,電流做功越多b.電功率越大,所用的時間越短

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.“220v101w”的燈泡接入電壓為210v的電路,那么該燈泡的實際電功率〔〕

a.大于101wb.等于101wc.小于101wd.條件缺乏,無法判定

6.在測定一個小燈泡額定電功率的試驗中,假設(shè)小燈泡額定電壓為2.5v,允許通過的最大電流為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20ω的滑動變阻器等,那么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0-3vb.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0-15v

7.有一阻值為40ω的電熱器,工作時產(chǎn)生熱量的功率為1010w,那么通過該電熱器的電流和電熱器兩端的電壓分別是〔〕

a.10a101vb.2a200vc.5a101vd.5a200v

8.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)你生活中的視察,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“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101w,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，還應(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,那么一個月能節(jié)約用電多少千瓦時?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(jìn)展試驗時,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改變的狀況.

請你細(xì)致分析試驗數(shù)據(jù)和試驗現(xiàn)象,答復(fù)以下問題:

次數(shù)12345

u/v3.03.53.84.04.5

i/a0.280.300.310.320.34

亮度增加(1)燈泡的額定功率是___.

(2)小燈泡的亮度改變規(guī)律