《電功率》參考課件

第二章電路第五節(jié)電功率

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欄目鏈接1．知道電功的概念，能用其表達式進行有關(guān)計算．2．知道電功率的概念，能用其表達式進行有關(guān)計算．3．知道焦耳定律，能用其表達式進行有關(guān)計算．4．體會電功與電熱的區(qū)別．5．了解焦耳定律在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用．

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欄目鏈接1．所謂電流做功，實質(zhì)上是導(dǎo)體中的____對自由電荷的___在做功．

2．電流在一段電路中所做的功等于這段電路________、電路中的____、____三者的乘積，即W＝____.3．電熱Q＝_____，熱功率P＝____.4．在純電阻電路中，如由白熾燈、電爐絲等構(gòu)成的電路，電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時W＝Q，則計算電功和電熱時，可采用公式W＝Q＝_____＝____＝____＝Pt中的任一形式進行計算．電場力所加電壓電流時間UItI2RtI2RUItI2Rt

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在非純電阻電路中，如含有電動機、電解槽等的電路，電流做功將電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能、化學能等，但仍遵從能量守恒．此時有W＞Q，則計算電功只能用公式W＝____，計算電功率只能用公式P＝___進行計算；計算電熱只能用公式Q＝____，計算電熱功率只能用公式P＝____進行計算．UItUII2RtI2R

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欄目鏈接考點一電功、電功率1．在導(dǎo)體兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)就建立了電場，電場力在推動自由電子定向移動中要做功．設(shè)導(dǎo)體兩端的電壓為U，通過導(dǎo)體橫截面的電量為q，電場力所做的功W＝qU.

由于q＝It，所以W＝UIt.

注意：(1)在一段電路上，電場力所做的功常說成是電流做的功，簡稱電功．

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欄目鏈接(2)電功公式的物理意義：電流在一段電路所做的功，跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流強度和通電時間成正比．

(3)電流通過用電器做功的過程，實際上是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程．電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．電流在整個電路中做了多少功，電源就提供了多少電能．

(4)式中W、U、I、t的單位應(yīng)分別用焦、伏、安、秒．推導(dǎo)上述單位間的關(guān)系：1V＝1J/C,1A＝1C/s，所以：1V·1A·1s＝1J/1C·1C/s·1s＝1J.

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欄目鏈接2．電流所做的功跟完成這些功所用時間的比值叫做電功率．

P＝W/t＝UIt/t＝UI.

注意：(1)上式中P、U、I的單位分別用瓦、伏、安.(2)一段電路上的電功率，跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比．

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欄目鏈接(3)額定功率和額定電壓：用電器上通常都標明它的電功率和電壓(或用電器正常工作時的電功率和電壓)，叫做用電器的額定功率和額定電壓．

(4)如果用電器的工作電壓不等于額定電壓，實際消耗的功率就不再等于額定功率了．這個電功率和電壓叫實際電功率和實際電壓．

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欄目鏈接考點二焦耳定律、熱功率

一、電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比，即Q＝I2Rt.

注意：Q＝I2Rt是電熱的定義式，可求任何電路中電流I通過電阻R時產(chǎn)生的熱量(電熱)．

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欄目鏈接1．焦耳定律的微觀解釋．電流通過導(dǎo)體的時候，做定向移動的自由電子要頻繁地跟金屬正離子碰撞．由于這種碰撞，電子在電場力的加速作用下獲得的動能，不斷傳遞給金屬正離子，使金屬正離子的熱振動加?。谑峭妼?dǎo)體的內(nèi)能增加，溫度升高．

2．實質(zhì)：電流的熱效應(yīng)實質(zhì)上是電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

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二、單位時間內(nèi)電流通過導(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，即P＝Q/t＝I2R.

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例1一只標有“110V,10W”字樣的燈泡，求：

(1)它的電阻是多大？

(2)正常工作時的電流強度多大？

(3)如果接在100V的電路中，它的實際功率多大？

(4)它正常工作多少時間消耗1kW·h的電能？

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解析：(1)燈泡的電阻：

(2)正常工作時：

(3)因燈泡電阻一定，由P＝U2/R得：

P實∶P額＝所以

(4)由W＝Pt得：1kW·h＝3.6×106J，答案：(1)1210Ω

(2)0.09A

(3)8.3W

(4)100h

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點評：燈泡可以看成是純電阻用電器，并且認為它的電阻保持不變，正確使用幾個基本公式，并注意區(qū)分P、U、I是額定值還是實際值.

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欄目鏈接練習1．關(guān)于電功的說法中，不正確的是(

)A．導(dǎo)體內(nèi)電場力移送電荷所做的功叫電功

B．電流做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程

C．電流做功消耗的能量，由電源供給

D．電功就是電能

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解析：做功的過程就是能量改變的過程，所以電功只能反映電能改變了多少，而不能說成電功就是電能．答案：D練習

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欄目鏈接練習2．對于連入電路的不同燈泡而言，亮度大的燈泡是(

)A．通過的電流大的燈泡B．兩端電壓大的燈泡C．電阻值大的燈泡D．消耗電功率大的燈泡

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解析：在電路中燈泡的亮度是由實際功率的大小決定的．答案：D練習

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欄目鏈接練習3．一只標有“12Ω，30W”的燈泡和一只18Ω的電阻并聯(lián)接入電路中，燈泡能正常發(fā)光，則這段電路的總功率為(

)A．50W

B．75WC．100WD．無法確定

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解析：因為并聯(lián)電路功率與電阻成反比，所以阻值為18Ω的電阻消耗的功率是20W，總功率就是50W.

答案：A練習

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欄目鏈接考點三純電阻電路和非純電阻電路1．如果一段電路中只含有電阻元件，稱之為純電阻電路，其基本特點：電流通過純電阻電路時，電流做的功全部轉(zhuǎn)化為電熱，且電功率和熱功率相等．如：電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈等．

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欄目鏈接2．如果電路中除了含有電阻外，還包括電動機、電解槽、日光燈等能夠把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器，這種電路稱為非純電阻電路，其特點是：電流通過電路時，電流做的功除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能．如：機械能、化學能等．

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欄目鏈接3．純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件除電阻元件外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的用電器電流、電壓、電阻的關(guān)系遵循歐姆定律I＝不遵循歐姆定律，由UIt＝I2Rt＋W知U＞R或I＜

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欄目鏈接能量轉(zhuǎn)化形式電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能量：電功W＝UIt；電熱Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈電動機、電風扇、電解槽、吹風機

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例2有一起重用的直流電動機，如圖所示，其內(nèi)阻r＝0.8Ω，線路電阻R＝10Ω，電源電壓U＝150V，電壓表示數(shù)為110V，求：

(1)通過電動機的電流．

(2)輸入到電動機的功率P入．

(3)電動機的發(fā)熱功率Pr，電動機的機械功率P機．

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解析：(1)電路中電阻R這一段電路是純電阻電路，所以

(2)由于R與電動機串聯(lián)，所以電動機內(nèi)部線圈中的電流也為：I＝IR＝4A，即：P入＝I×U0＝4×110W＝440W.(3)Pr＝I2r＝42×0.8W＝12.8W，

P機＝P入－Pr＝440W—12.8W＝427.2W.

答案：(1)4A

(2)440W

(3)12.8W

427.2W

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點評：在解決問題前，首先要弄清各公式的適用條件，不能亂套公式，部分電路的歐姆定律僅適用于純電阻電路.

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欄目鏈接練習4．在電動機工作時，電流做的功和電流產(chǎn)生的熱相比較(

)A．電功一定等于電熱

B．電功一定大于電熱

C．電功一定小于電熱

D．電功可以等于電熱也可小于電熱

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解析：非純電阻電路中一定有電功大于電熱．答案：B練習

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欄目鏈接練習5．一臺直流電動機的額定電壓U，額定功率為P，電動機電樞線圈電阻為R，電動機正常工作時的電流強度為I，則下列判斷正確的是(

)A．I＝U/R

B．I＝P/U

C．I＞U/R

D．I＞P/U

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解析：電路中的電功率一定可用P＝IU計算，所以可得B選項對，D選項錯，在非純電阻電路歐姆定律并不適用，并且此時有U＞IR，所以A、C選項錯．答案：B練習

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欄目鏈接考點四電源的最大輸出功率和效率1．電源輸出功率隨外電阻變化的關(guān)系：如圖，討論該函數(shù)的極值可知，R＝r時，輸出功率有極大值，P出max＝.

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電源輸出功率與外電路電阻的關(guān)系如圖所示，R＜r時，隨R的增大輸出功率增大；R＞r時，隨R的增大輸出功率減?。?/p>

2．電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P內(nèi)＝I2r.3．電源的效率．

η＝P出/P總×100%＝IU/IE×100%＝×100%＝×100%.

可見當R增大時，η增大．當R＝r時，電源有最大輸出功率，但效率僅為50%，效率并不高．

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欄目鏈接考點五閉合電路中的三個功率1．電源消耗的總功率：P總＝EI.2．外電路消耗的功率：P出＝UI.3．內(nèi)電路消耗的功率：P內(nèi)＝I2r.三者之間的關(guān)系為：EI＝UI＋I2r.

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例3如圖所示的電路中，E、r、R1已知，可變電阻R2max＞(r＋R1)的最大值．

(1)當R2＝________時，R1的電功率P1有最大值，最大值為________．

(2)當R2＝________時，R2的電功率P2有最大值，最大值為________．

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(3)當R2＝________時，電源功率PE有最大值，最大值為________．

(4)當R2＝________時，電源內(nèi)部消耗的功率P′有最小值，最小值為________．

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解析：本題考查閉合電路的外電阻的變化對電源輸出功率的影響，要求學生熟練應(yīng)用閉合電路歐姆定律．(1)R1的功率有最大值，要求電流最大，即當R2＝0時，I1最大，P1最大，(2)當R2＝R1＋r時，R2的功率最大，為

(3)電源的功率為EI，所以當I最大，即當R2＝0時，PE＝E

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欄目鏈接(4)電源內(nèi)部消耗的功率為I2r，所以當R2＝R2max時，電流最小，內(nèi)部消耗功率最小為P′＝答案：(1)0

(2)

(3)0

E

(4)R2max

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欄目鏈接練習6．如圖所示，R為電阻箱，為理想電壓表．當電阻箱讀數(shù)為R1＝2Ω時，電壓表讀數(shù)為U1＝4V；當電阻箱讀數(shù)為R2＝5Ω時，電壓表讀數(shù)為U2＝5V．求：

(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r.(2)當電阻箱R讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大？最大值Pm為多少？

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解析：解析：由閉合電路歐姆定律：E＝U1＋r，①

E＝U2＋r，②聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)解得：E＝6V，r＝1Ω.(2)由電功率表達式P＝R，