15.2电功率 教学案1

电功 电功率

一、电功：

1、定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。

2、实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。

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电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表

现。

3、规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时

间的乘积。

4、计算公式：W=UIt =Pt（适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：W= IRt= Ut/R

①串联电路中常用公式：W= IRt W1:W2:W3:…Wn=R1:R2:R3:…:Rn ②并联电路中常用公式：W= Ut/R W1:W2= R2:R1

③无论用电器串联或并联。计算在一定时间所做的总功 常用公式W= W1+W2+…Wn 5、单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh） 1度=1千瓦时=1 kwh=3.6×10J 6、测量电功：

⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。 ⑵ 电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。 ⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。 ①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。 ②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 如：电能表月初读数 月底读数是 3 2 6 5 4 3 2 4 6 8

6

22

2

2

这个月用电 度合 J B、测量较小电功时，用表盘转数读数。如：某用电器单独工作电能表（3000R/kwh）在10分钟内转36转则10分钟内电器消耗的电能是 J。 二、电功率：

1、定义：电流在单位时间内所做的功。

2、物理意义：表示电流做功快慢的物理量 灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。

3、电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：P= IR= U/R

①串联电路中常用公式：P= IR P1:P2:P3:…Pn=R1:R2:R3:…:Rn ②并联电路中常用公式：P= U/R P1:P2= R2:R1

③无论用电器串联或并联。计算总功率 常用公式P= P1+P2+…Pn 4、单位：国际单位 瓦特（W） 常用单位：千瓦（kw） 5、额定功率和实际功率：

⑴ 额定电压：用电器正常工作时的电压。

额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0.11A 灯丝阻值Ｒ＝U2额/Ｐ＝２９３６Ω。

⑵ 当U实 =U额时，P实=P额 用电器正常工作（灯正常发光）

当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡）,有时会损坏用电器

2

2 U实 ①实际功率随电压变化而变化根据P=U/R得 P实＝ 2

P额U额 2

②根据P=U/R 如果U 减小为原来的1/n

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2

2

1 21 1

则P′= ＝ n P 如：U实 = 2U额 P实 = 4P额 R

当U实 > U额 P实 > P额 长期使用影响用电器寿命(灯发光强烈) P实= 0 用电器烧坏(灯丝烧断)

⑶ 灯L1“220V 100W”， 灯L2“220V 25W”相比较而言，L1灯丝 粗短 ，L2灯丝 细长。 判断灯丝电阻口诀：“大（功率）粗短，小细长”（U额 相同） 两灯串联时，灯L2亮，两灯并联时，灯L1亮。

判断哪个灯亮的口诀“串小（功率）并大” （U额 相同） ⑷“1度”的规定：1kw的用电器工作１h消耗的电能。 Ｐ＝Ｗ/ t 可使用两套单位：“W、J、s”、“kw、 kwh、h”

A 6、测量：

Ⅰ、 伏安法测灯泡的额定功率：①原理：P=UI ②电路图：

③选择和连接实物时须注意： 电源：其电压高于灯泡的额定电压

滑动变阻器：接入电路时要变阻，且调到最大值。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动

R′ V R 1 22Un

变阻器。

电压表：并联在灯泡的两端“+”接线柱流入，“－”接线柱流出。根据额定电压选择电压

表量程。

电流表：串联在电路里““+”接线柱流入，“－”接线柱流出。根据I额=P额/U额 或I额=U

额

/R 选择量程。

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Ⅱ 测量家用电器的电功率：器材：电能表 秒表 原理：P=W/t 三 电热

1、实验：目的：研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？ 原理：根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少 。

实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快：是绝缘体 2、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

3、计算公式：Q=IRt (适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出：Q =UIt= Ut/R=W=Pt ①串联电路中常用公式：Q= IRt 。Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn 并联电路中常用公式：Q= Ut/R Q1:Q2= R2:R1

②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量 常用公式Q= Q1+Q2+…Qn ③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= Ut/R=Pt 4、应用——电热器：

①定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。 ②原理：焦耳定律

③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。 ④优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。

练习 ☆家庭电路中有一只标有名牌的灯泡正常发光，现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表，请用三种方法测出这只灯泡的此时功率，说明道理并写出表达式。 二、考点分析

考查重点、难点：(1)电能表的使用；(2)电功率的理解与运用，对常用家用电器的铭牌、规格、电路的认识和额定功率、实际功率的理解；(3)测量灯泡的功率；(4)联系实际，综合运用电学知识解决问题。 三、经典题解

【例1】小明家的电冰箱铭牌如下表。小明在家用电器只有冰箱工作的情况下，观察冰箱从

2

22

2

2

启动到停止工作用了6 min，电能表转盘转了18圈。则冰箱以标定耗电量工作时，一天实际工作 h，启动 次，每消耗1度电电能表转盘转 圈。

解析：冰箱一天实际工作时间 一天启动的次数

6 min消耗的电能W′=0.12kW×0.1h=0.012kW·h

电能表每转一圈消耗的电能为

每消耗1度电电能表转盘转过的圈数为

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[来

启迪：本题考查对用电器的规格、铭牌的认识和相关的计算.在理解电能表一些参数的物理意义的基础上，利用简单的代数运算即可求出答案。

【例2】甲、乙两个电阻R1＝6OΩ，R2=75Ω，它们允许消耗的最大功率分别是15W 和3 W 。若把它们接入某一并联电路，则电路中允许通过的最大电流是 A。

【例3】有一个电压值可任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝。现把一根电阻丝接在电压值为U 的电源上，通电1 min，电阻丝产生的热量为Q，要想使电阻丝产生的热量为3Q，应采取哪三种最简单的不同方法。

解析：根据Q=IRt及导出公式Q＝Ut/R可采取的方法有：

方法一：由Q=IRt可知，把一根电阻丝仍接到U 两端，通电时间延长为3 min，则电阻丝产生的热量为3 Q。

方法二：由Q＝Ut/R可知，把三根电阻丝并联接在U两端，通电仍为1min，则电阻丝产生的热量为3Q。

方法三：由Q＝Ut/R可知，把一根电阻丝接到电压为 电阻丝产生的热量为3Q。

启迪：灵活运用公式用不同方法解决问题，体现解电学问题的变通性。 【例4】 李明同学从商店里买来一个电热毯。使用中有时感到温度太高，他想用一个开关和一个电阻把它改装为两档，使电热毯在单位时间内的发热量为原来的一半。厂家说明书上只写着额定电压为220 V，没有其他额定指标。请你设计一个方案完成这项改装。要求：(1)画出电路图；(2)推导出所用电阻大小的计算公式；(3)指出安装时必须注意的问题。

解析：(1)依题意要使电热毯在单位时间内产生的热量变为原来的一半，那么电热毯两端的电压应变小，需要串联一个分压电阻。设计电路如图所示。

222

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U 的电源两端，通电1 min，则

(3)在安装串联电阻时应注意：① 必须绝缘，防止漏电而出现触电事故。② 串联电阻的散热条件要好，以防火灾。③ 考虑串联电阻的额定功率的大小。以防电阻自身烧毁。 启迪：本题是一道解决实际问题的设计性试题，应从设计的目的要求、依据、方法去解决实际问题。 四、能力训练

1．一天强强安装好一只3 W 的节能灯，告诉爷爷：“这盏节能灯让它通宵亮着，这样您夜间起床就方便安全了。”爷爷听了直摆头说：“这样太浪费了。”强强说：“不会的，1kW ·h的电能只是0.24元，如果每晚灯亮10 h，一个月(30天计)只要多用电费 元。” 2．把标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”的两盏灯串联后接人电路中，如果让其中一盏灯正常发光，另一盏灯的实际功率不超过额定功率，则该电路两端的电压应为 V，两灯消耗

的实际总功率为 W。

3．一个标有“12 V 6 W”的灯泡接入某电路中，测得通过它的电流大小是0.4A，则它的实际功率( )。

A．等于6 W B．小于6 W C．大于6 W D．无法判断 4．1 kW ·h的电能可以供“220V 25W ”的灯泡正常工作 h。

5．小王家电能表上标有“220 V 10 A”字样，他家原有电器的总功率是1500 W。最近新买了一个电热水器，铭牌上部分数据如表1所示。(计算结果保留小数点后两位小数)试求： (1)电热水器的额定电流是多少? (2)电热水器正常工作时的电阻是多少?

(3)将电热水器接入家庭电路后，通过计算回答他家的用电器能否同时使用?

6．如图所示的电路中，电源电压恒定，闭合开关S，调节滑动变阻器使小灯泡L止常发光；若再断开开关S，要使小灯泡L仍正常发光．应将滑动变阻器的滑片( )。

A．向c 端移动 B．向b端移动 C．保持不动 D．无法判断 7．小红陪妈妈去买电热取暖器，售货员介绍说：“这一款电热取暖器很省电，连续工作一昼夜耗电不到5度”。细心的小红仔细观察了电热取暖器的铭牌( 下表)，对售货员的省电说法产生怀疑。请你通过计算帮助小红判断售货员的说法是否可信? 计算过程：

售货员的说法可信吗？ 答： 。

8．如图所示，是测定小灯泡额定功率的实物连接图，其中电源是三节新的干电池，灯泡的额定电压是3.8 V，其灯丝电阻约是10 Ω，滑动变阻器标有“10Ω1A”字样，电流表(0～0.6 A、0～0.3 A)，电压表(0～3 V、0～15 V)。

(1)用笔画线代替导线将电路中未连接的部分连接好，使它成为完整的实验电路。

(2)小刚合理地连接好电路，并按正确的顺序操作，但闭合开关后灯不亮，聪明的小刚猜想： A．可能是灯丝断了 B.可能是变阻器开路 C．可能是小灯泡短路 D．可能是电流表开路

根据小刚的猜想，请你借助图中电流表和电压表验证小刚的猜想，将电流表、电压表的示数填入下表。

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(3)假如电压表0～15V量程已损坏，小刚仍想测出小灯泡的额定功率。请你将小刚设计的电路图画在右面的方框内。

（4）按小刚新设计的电路图调节滑动变阻器，使电表示数达到 V。小灯泡正常发光。此时电流表的示数如 8－4所示。则小灯泡的额定功率是 W。 9．在如图8-5所示的电路中，电源电压恒定不变，当滑动变阻器R 接入电路的电阻增大时，通过它的电流减小而它两端的电压却增大，它消耗的电功率是增大还是减小呢?

小华为了探究这一问题，找到了图8－6中所示的各种器材。经过认真仔细的实验，他记录了在滑动变阻器R 的电阻不断增大时的各组实验数据，并计算出了相应的电功率。如下表所示。

(1)请你用笔画线代替导线将图8—6中的各种器材连成小华进行实验时的电路。

(2)分析上表数据，写出小华能得到的结论： 。

(3)就这一问题的研究，你认为小华收集的数据是否充分?请说明理由。

10．小丽同学在学完电学后，设计了一个保温箱电路，如图所示，图中的A 为温度传感器(达到设定温度时，它自动断开电路，低于设定温度时，自动接通电路，它的作用相当于开关)，S为温度档位设定开关，她设定了三个档：40℃ 、50℃ 、60℃ ，加热功率分别为45 W、72 W 、90W 。电源电压是36 V，且保持不变，R1、R2、R3都是发热体。 (1)当S拨至位置1时，加热功率是多少?R1的阻值是多少? (2)S拨至位置3时，电路中的电流是多少?

(3)当S拨至位置2时，请你列出与此时电路有关的两个未知物理量并解答。

11．去冬今春，本市电力极度紧张，严重影响了生产和生活，现市上有一种“220 V 11 W ”的节能灯，它的发光效果与“220 V 60 W”的普通白炽灯相当，表中所列为这两种灯的有关参数。

(1)结合生活实际，请你提出一条节约用电的措施。 (2)节能灯正常工作时通过的电流是多少?

(3)根据表中有关参数，通过计算说明：在正常使用的情况下哪一种灯在经济上更有优势。

2．据报道：近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的，教训十分深刻。线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将 (选填“减小”、“增大”或“不变”)，在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而 (选填“减小”、“增大”或“不变”)，……从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。 参考答案及提示

1．0.22 2．9，4.5 3．B 4．40 5．（1）I＝5.45 A；（2）R＝40.37Ω；（3）不能，因为I总＝12.27A>10A 6．B 7．连续工作一昼夜消耗的电能为W＝Pt＝19.2kwh>5kwh，所以售货员说法不可信。8．（1）略（2）0，4.5V，0.45A，0；（3）略；（4）0.7V，1.52W 9．（1）略（2）当滑动变阻器接入电路的电阻增大时，它消耗的电功率也随为增大；（3）不充分，应增大电阻的变化范围以采集更多的数据 10．（1）P＝90W，R1＝14.4Ω；（2）I＝1.25A；（３）示例：电路中的电流I＝2A，电阻R2＝3.6Ω

11．(1)随手关灯等；(2)I=0．05 A；(3)说明在相同时间内节能灯的总费用(含售价和电费)小于白炽灯的总费用，所以节能灯在经济上更有优势2．增大，增大。

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