搜索
第16课时电功电功率1.电能(1)电源工作时,将其他形式的能量转化为电能。(2)用电器工作时,将电能转化为其他形式的能。2.电功(1)意义:电能转化为其他形式的能的过程实质是电流做功的过程。电流做了多少功,就有多少转化为其他形式的能量。(2)电功单位:①国际单位:,简称,符号。②通用单位:,符号,俗称度,1kW·h=J。考点知识聚焦考点一电流与电压和电阻的关系千瓦时焦耳电能J焦kW·h3.6×106[点拨]电能表计数器的最后一位一般是小数位,单位是kW·h。如图16-1所示,铭牌上几个重要的参数:“220V”表示电能表应该在电压为220V的电路中使用;“10(20)A”:10A是标定电流,20A是短时间可以通过的最大电流;“50Hz”表示电能表要在50Hz的交流电路中使用;“600r/(kW·h)”表示用电器每消耗1kW·h的电能时,电能表转盘转转。图16-13.电能表电能表是测量电能(或电功)的仪表。电能表计数器上前后两次的示数之差,为相应时间段内消耗的电能。考点知识聚焦考点一电流与电压和电阻的关系6004.电功的计算(1)电功的计算公式:W==。(2)电功的推导公式:W=𝑈2𝑅t和W=I2Rt只适用于纯电阻电路(只将电能转换为内能的电路),非纯电阻电路不适用。考点知识聚焦考点一电流与电压和电阻的关系PtUIt1.电功率的概念(1)定义:电流在单位时间内所做的功叫电功率。(2)物理意义:表示电流做功的。电流做功越快,单位时间消耗的电能越多,即电功率越大。[点拨]电功率是反映电流做功快慢的物理量,与做功时间无关,由电流和电压决定。单位是W和kW,换算关系为1kW=W。考点知识聚焦考点二电功率快慢10002.电功率的计算(1)两个基本公式①P=𝑊𝑡,电功率的定义式,适用于所有电路。由此公式可知,利用电能表和停表可以测算家庭电路中用电器的电功率。②P=UI,电功率的决定式,适用于所有电路。伏安法测量小灯泡电功率的基本原理。(2)两个推导式①P=I2R(一般用于串联电路)。②P=𝑈2𝑅(一般用于并联电路)。考点知识聚焦考点二电功率[注意]这两个推导式是由欧姆定律推导出来的,因此只适合计算纯电阻电路的电功率。3.额定功率和实际功率(1)额定电压是用电器工作的电压。用电器上标明的电压就是。(2)额定功率是用电器在电压下工作时的功率。用电器上标明的功率就是额定功率。(3)实际功率是用电器在电压下工作时的功率,是不确定的。(4)电灯的亮度由的大小决定。(5)实际功率和额定功率的关系:①当U实=U额时,则P实P额,小灯泡正常发光;②当U实U额时,则P实P额,小灯泡发光偏暗;③当U实U额时,则P实P额,小灯泡容易被烧坏。考点知识聚焦考点二电功率正常额定额定电压实际实际功率=[说明](1)每个用电器只有一个P额,但却可能有很多个P实。(2)两只额定电压相同的小灯泡:串联时,电阻大的灯泡较亮;并联时,电阻大的灯泡较暗。4.用电器铭牌的作用(以铭牌为“PZ220V25W”的小灯泡为例)(1)用电器的额定电压220V。(2)用电器的额定功率25W。(3)用电器的额定电流I额=𝑃额𝑈额=25W220V≈0.11A。(4)用电器的电阻R=𝑈额2𝑃额=(220V)225W=1936Ω。考点知识聚焦考点二电功率例1[2017·眉山]某品牌手机充电宝,上面标有电压为5V,容量为12000mA·h,它充满电后,可以储存的电能是J,在充电过程中,将电能转化为能储存。热点考向探究探究一电功[解析]该电池充满电后储存的电能W=UIt=5V×12000×10-3A×3600s=2.16×105J;电池的充电和供电是相反的过程,充电时是把电能转化为化学能,放电时是把化学能转化为电能。化学2.16×105【变式1】林红家里的电能表在1个月时间里表盘示数变化如图16-2甲、乙所示,则她家这个月消耗的电能是kW·h;现在她家只开启一台用电器,当电能表转盘转了30r时,家庭电路消耗的电能是J。图16-2热点考向探究213.0[解析]电能表的示数最后一位是小数位,则这个月消耗的电W=W2-W1=314.5kW·h-101.5kW·h=213.0kW·h;电能表转盘转了30r时,电路中消耗的电能W'=30r600r/(kW·h)=0.05kW·h=1.8×105J。1.8×105【变式2】下列用电器工作时,将电能全部转化为内能的是()A.电风扇B.电水壶C.电视机D.微波炉热点考向探究B[解析]电风扇是把电能转化为机械能和内能,故A不符合题意;电水壶是把电能全部转化为内能,故B符合题意;电视机工作时,电能主要转化为声能、光能和内能,故C不符合题意;微波炉将电能转化为电磁能,故D不符合题意。例2[2017·西宁]小明利用电能表测量某个家用电器的电功率,当电路中只有这个电器连续工作时,测得在1h内,消耗的电能为1.2kW·h,那么这个用电器是()A.液晶电视机B.台式计算机C.家用空调D.电冰箱热点考向探究探究二电功率C[解析]用电器在1h内消耗的电能为1.2kW·h,用电器的电功率P=𝑊𝑡=1.2kW·h1h=1.2kW=1200W,液晶电视机的电功率约为100W,台式计算机的电功率约为200W,空调的电功率约为1000W,电冰箱的功率约为200W,所以电功率是1200W的用电器是空调。【变式1】[2017·潍坊]某型号电饭锅具有保温与加热两种功能,其简化电路如图16-3所示,R1、R2均为电热丝。下列说法正确的是()图16-3A.S1、S2闭合时,电饭锅处于加热状态B.S1、S2闭合时,电饭锅处于保温状态C.S1闭合、S2断开时,电饭锅处于加热状态D.S1断开、S2闭合时,电饭锅处于保温状态热点考向探究A[解析]由题图可知,当S1、S2都闭合时,R1被短路,电路中只有R2,此时电功率P2=𝑈2𝑅2;当S1闭合、S2断开时,R1、R2串联,此时电功率P1=𝑈2𝑅1+𝑅2;S1断开、S2闭合时,整个电路断开,电饭锅不工作,此时电功率P0=0。故当S1、S2都闭合时,电功率P2最大,处于加热状态;当S1闭合、S2断开时,电功率P1较小,处于保温状态。【变式2】小明用两个不同的白炽灯做“探究串联电路的电流特点”实验时,发现一个灯泡较亮而另一个灯泡较暗,则较亮的灯泡()A.电阻小B.灯丝粗C.电流大D.实际功率大热点考向探究D[解析]灯泡的亮暗由灯的实际功率的大小决定,实际功率越大灯越亮;因串联电路中各处的电流相等,所以,通过两灯泡的电流相等,故C错误;由P=I2R可知,较亮灯泡的实际功率大,电流相等,则电阻较大,故A错误;因导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积有关,材料相同时,导体越长、横截面积越小,电阻越大,所以,白炽灯的材料和长度相同,较亮灯泡的电阻较大,灯丝较细,故B错误。例3[2017·盐城]在综合实践活动中,小峰设计了一种煮饭电路,如图16-4甲所示,图中R1和R2均为电阻丝,S1是自动控制开关,煮饭时,将该电路接入220V电源,在30min内,电路总功率随时间变化的图像如图乙所示,求:(1)0~5min通过R1的电流。(2)30min内电路消耗的电能。(3)10~15minR1的电功率。图16-4热点考向探究探究三电功、电功率的计算热点考向探究解:(1)由题图甲可知,当开关S、S1均闭合时,R2被短路,电路为R1的简单电路,电路的功率P1=𝑈2𝑅1;当开关S闭合、S1断开时,R1、R2串联,电路的功率P2=𝑈2𝑅1+𝑅2,P2P1,由图乙可知,当开关S、S1均闭合时,P1=1100W,处于煮饭状态;当开关S闭合、S1断开时,P2=440W,处于保温状态。0~5min对应的功率为1100W,通过R1的电流I1=𝑃1𝑈=1100W220V=5A。(2)30min内煮饭时间t1=10min+(25min-15min)=20min,保温时间t2=(15min-10min)+(30min-25min)=10min,30min内电路消耗的电能W=W1+W2=P1t1+P2t2=1.1kW×2060h+0.44kW×1060h=0.44kW·h=1.584×106J。(3)R1=𝑈2𝑃1=(220V)21100W=44Ω,10~15min为保温状态,P2=440W,此时电路中的电流I温=𝑃2𝑈=440W220V=2A,根据串联电路电流的规律,可得通过R1的电流I1'=I温=2A,10~15minR1的电功率P1'=I1'2R1=(2A)2×44Ω=176W。热点考向探究实验突破突破伏安法测电功率【实验梳理】原理P=UI实物图与电路图图16-6电路连接开关:连接电路时,开关要断开。滑动变阻器:滑动变阻器“一上一下”接入电路,且开关闭合前,滑片要移到阻值最大处。电表:①电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联;②电流从正接线柱流入,负接线柱流出;③电压表的量程由小灯泡的额定电压决定,电流表的量程由小灯泡的额定电流决定热点考向探究续表滑动变阻器的作用改变灯泡两端的电压和保护电路。连接电路无误后,移动滑片的位置,同时眼睛观察电压表的示数,当电压表的示数达到额定电压时,停止移动滑片,并记下电流表的示数,利用公式即可求出灯泡的额定功率电路故障分析电表示数异常的原因:①电流表无示数:与电流表串联的电路断路(或电流表被短路或断路);②电流表指针满偏:电流表所选量程太小或与之串联的电路发生短路;③电压表无示数:小灯泡发生短路(或电压表短路或断路,或与电压表并联的电路以外部分断路);④电压表示数接近电源电压:小灯泡发生断路,或滑动变阻器短路。小灯泡不亮的原因:①电路完好,灯不亮:滑动变阻器连入电路的阻值太大,移动滑片观察小灯泡是否发光;②电路故障,灯不亮:小灯泡断路或短路,根据电表示数判断。移动滑片,电表示数不变的原因:滑动变阻器同时接两个上接线柱或同时接两个下接线柱多次测量的目的测出小灯泡在不同电压下的实际功率并比较、探究电功率与电压的关系及小灯泡亮度变化规律(小灯泡实际电压不同,小灯泡的实际功率理应不同,求平均值没有意义)热点考向探究续表设计表格序号U/VI/AP/W123图像分析图16-7小灯泡的U-I图像是曲线,原因是灯丝电阻随温度的升高而增大热点考向探究续表实验结论不同电压下,小灯泡的功率不同,实际电压越大,小灯泡的功率越大;小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮实验评估小灯泡额定电压为3.8V时,电压表读数不准确;若电源电压为6V,可将电压表改接在滑动变阻器两端,来减小实验误差例在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用器材如下:2节干电池、额定电压为2.5V的小灯泡(额定功率小于1W)、电流表、电压表、滑动变阻器(“20Ω1A”)、开关和导线,如图16-8甲所示是小明没有连接完整的电路。图16-8(1)请你用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整。(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最(选填“左”或“右”)端。(3)小明闭合开关后,移动滑片,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则该电路故障可能是。热点考向探究右[答案]（1）如图所示灯泡断路(4)小明排除故障后,正确操作时某次电压表的示数为2.2V,要想测出小灯泡的额定电功率,接下来的操作是。当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为A,小灯泡的额定功率为W。热点考向探究00.650.26将滑片向左移动,使小灯泡两端的电压为额定电压2.5V,读取电流表的示数,再利用P=UI计算实验拓展(5)实验过程中,移动滑动变阻器的滑片的同时,眼睛应注视。A.电压表示数B.电流表示数C.滑动变阻器滑片(6)如图16-9所示的电路中(R阻值已知),无电压表也能测出小灯泡额定功率的是。热点考向探究A图16-9C(7)根据实验数据,小明画出了I-U图像,如图16-10所示。结合图中的信息思考:采用控制变量的方法是否能做“探究电流与电压的关系”的实验,试说明理由:。(8)同组小磊的实验记录和有关计算如下表所示:图16-10根据表格设计和有关数据