【物理】《电功率》教案(粤教版选修3-1)

第1页共5页2.5电功率一、电功电功、电功率、电热是本章书的重要概念，也是学生学习的难点，教学过程中必须给以足够的重视。1.复习电场力做功：W=Uq，U为电场中两点间电势差，在电路中即为导体两端电压，q为电量，电路中为流过导体截面电量。2.电功：电流做的功简称电功。导体两端加上电压，导体内建立电场，在电场力作用下自由电子定向移动，形成电流，电场力做功，又说成电流做功。W=UIt，电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端电压、电路中的电流强度和通电时间成正比。3.电流做功，把电能转化为其它形式的能(1)电流通过纯电阻（电灯，电炉子等）电路做功，把电能转化为内能。(2)电流通过电解液做功，把电能转化为化学能。(3)电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能。二、电功率1.定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率，用p表示电功率则ptW=UI，p的单位：瓦特W，U：伏特VI：安培A。2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢，亦为单位时间电流做的功。灯越亮电功率越大。3.额定电压：用电器安全正常工作的最大电压。日常照明灯泡额定电均为220V，机床上用的灯泡额定电压为36V。额定功率：用电器安全正常工作的最大功率。照明灯泡上标有220V60W，60W即为额定电功率。额定电功率是根据用电器自身结构而决定的。4.注意区别额定功率和实际功率。实验：把“220V30W”和“220V100W”的灯泡并联在220V电路上和串联后接入220V电路上，观察灯泡发光情况，并接在220V电路上时，两个灯的电压都是额定电压，电功率均为额定功率，100W的灯比30W的灯亮很多，串联后接在220V电路上，观察到的现象是两个灯都不如并联时亮，且30W灯比100W灯亮，由此可知：①两个灯的电功率都不是额第2页共5页定功率，都小于额定功率，应称为实际消耗功率，②额定功率大的灯实际消耗功率不一定大，应由灯两端实际电压和流过灯的实际电流决定。三、焦耳定律1.定义：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比即：Q=I2Rt单位：Q：焦耳JI：安培AR：欧姆Ωt秒s2.纯电阻电路电路中只含有纯电阻元件，电动W=UIt=Q∵U=IR∴Q=I2Rt=U2Rt，注意：此关系只适用纯电阻电路。电流通过纯电阻电路做功，把电能转化为内能，而产生热量，电功又称为电热。3.含有电动机的电路，不是纯电阻电路。电功W=UIt电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，绝大部分转化为机械能。电动机线圈有电阻R，电流通过而产生热，Q=I2Rt不等于UIt，而只是UIt的一部分。原因是对于非纯电阻U≠IR且UIR。转化为机械能部分：UIt－I2Rt=转化的机械能即电动机输出的机械能。实际需要更多的是：发热功率：I2R转化为机械能功率UI－I2R，目前是我们计算电动输出机械功率的唯一方法。4.含有电解液的电路：电流做功把电能转化为化学能电流做功可把电能转化为内能、机械能、化学能等，只有把电能转化为内能的电功叫电热，转化其它形式能均不能称为电热。【课余思考】1.写出在纯电阻电路中计算电功、电功率的公式。写出发热功率公式。2.焦耳定律计算的Q，就是电功对吗？为什么？3.电动机输出的机械功、机械功率如何计算？【解题点要】例一.一条电阻丝加上电压U后，经ts后放出热量为Q，若得电阻丝截成等长的三段并且关联在一起，再加上电压U，需经多长时间放出热量仍为Q？解：电阻丝是纯电阻，计算热量三个公式都适用，结合题目给定的条件，电压不变，使用，Q=UR2t，计算方便。第3页共5页设电阻丝电阻为R，Q=UR2t，截成等三段，每段电阻为13R，并联后电阻为R9，则Q=UtUttt2299RR''。例二.用6600V和用220V两种电压输电，若输送功率相同，输电线的长短，粗细和电阻率都相同，用低压输电与用高压输电，在输电线上损失的功率之比是（）A1：900B900：1C1：30D30：1解：输电线是纯电阻，在输电线上损失的功率是发热功率，P损=I2R输送电流强度由输送功率和输送电压决定，设输送功率为P，高压输电时电流为I高=P／6600，低压输电时电流为I低=P／220，由于输送电线长短，粗细和电阻率都相同，它们输电阻相同，都为R，则ppRIRpRpR低高高低I222222220660066002209001()()应选B解答本题时必须注意输送电流IUR，输送电压U应是输电线上电压与用电器上电压之和，故此输送电流的正确计算成为解答此种类型题的关键之一。例三.A、B、C三个电阻的U—I图象如图1所示，若三个电阻加相同电压，则的功率最大，若三个电阻通过相同的电流强度，则的功率最大。解：第一空的解答：对于纯电阻，P=UR2，可在电压一定的情况下，电功率跟电阻成反比，电阻最小的电功率最大，而电阻的确定要依据图象决定，斜率最小的图象所表示的电阻越小，所以RARBRC，电阻C的电功率最大。第二个空的解答：P=I2R，三个电阻通过电流相等，电功率与电阻成正比，电阻大，功率大，电阻A的电功率最大。例四.一台直流电动机的额定电压为U，额定功率是P，电动机内电枢导线的电阻为R，那么它正常工作时的电流强度是（）A、等于U／RB、等于P／UC、大于U／RD、大于P／U解：含电动机电路不是纯电阻电路，UIR，所以A，C选项不正确，电动机的额定功率第4页共5页P是电动机的输出的机械功率，而电路给电动机的输入功率P′=IU，所以I=PU'，选项B不正确。因为P′－P热=P，且I=PU'，所以选项D是正确的。在含电动机的电路中，电路给电动机输入功率P′，电动机输出机械功率P，电动机的发热功率P热是三个关键，概念，必须搞清楚，P′=IU，P热=I2R，它们之间的关系是P=P′－I2R。例五.一台电阻为2Ω的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流强度为10A，求这台电动机消耗的电功率，发热功率，转化成机械功率，电动机的效率。解：电动机消耗电功率即电路输入给电动机的功率P′=IU=10×110=1100W。发热功率：P热=I2R=102×2=200W转化成机械功率：P=P′－P热=1100－200=900W机械效率：η=PP'100%9001100100%82%【同步练习】1.一台电动机输出功率是10KW，这表明这台电动机正常工作时（）A.每秒钟消耗电能10KWB.每秒钟对外做功10KWC.每秒钟对外做功10JD.每秒钟对外做功1000J2.额定电压为U，额定功率为P的电灯，接在电压为U′（U′U，不计温度对电阻的影响）的电路中，则该电灯的实际功率P应为（）A.U′P／UB.UP／U′C.(U′／U)2PD.(U／U′)2P3.风力发电机的风轮旋转时扫过的面积为S，当地风速为υ，如果该发电机把通过风轮的风的部分动能转化为电能，设风能的利用率为η，空气的密度为p，则风力发电机的功率为（）A.pSυ3η／2B.pSυ2η／2C.pSυ3／2ηD.pSυ2η／44.一只“220V100W”电灯，220V、100W分别表示电压和电功率的值，它的电阻为Ω，正常工作时的电流强度为A，若电阻不变接入110V的电路中，则实际电流为A，实际功率为W，一般只要该灯泡未损坏，它的额定第5页共5页电压，电流，功率是（填会或不会）改变。5.如图2所示为用直流电动机提升重物的装置，重物m=50kg，电源电压为U=110V不变，不计各种摩擦，当电动机以υ=0.9m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5A，试求电动机电枢线圈电阻R。【参考答案】1.D2.C3.A4.额定4840.450.22725不会5.4.4Ω