电功率【学习目标】1.理解电功率的概念,知道电功率表示消耗电能的快慢;2.知道电功率的单位W、kW;3.理解用电器的额定功率,知道额定功率是在额定电压下工作时的功率;4.会用功率的公式进行简单的计算;5.掌握测量小灯泡电功率的方法。
【要点梳理】要点一、电功率的基本概念1.物理意义:电功率是表示电流做功快慢的物理量。
电流做功越快,电功率就越大,电流做功越慢,电功率就越小。
2.定义:电功率等于电功与时间的比3.单位:瓦(W)、千瓦(kW) 1kW=103W4.定义公式:W——电流所做的功(消耗的电能)——焦(J)——kW·ht——所用的时间——秒(s)——hP——用电器的功率——瓦(W)——kW要点诠释:1.kW·h是电功的单位,是由电功率的单位kW和时间的单位h组成的复合单位。
2.据公式P=W/t得W=Pt。
P的单位用kW,t的单位用h,则电功(电能)的单位为kW·h,由此可知1kW·h就是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。
3.kW·h和J的换算关系:1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J。
要点二、电功率的公式推导1.计算电功率最常用的基本公式:P=IU 该公式表明:用电器的电功率P等于通过用电器的电流I和用电器两端的电压U的乘积。
2.公式变形:3.推导公式:22UP I RR==要点三、额定电功率和实际电功率1.额定电压与额定功率:2.实际电压与实际功率:(1)实际电压:用电器工作时两端的电压,可能大于,可能等于,可能小于。
(2)实际功率:实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率;用电器的实际功率可能大于额定功率,可能等于额定功率,可能小于额定功率。
3.用电器所消耗的功率与用电器两端电压的关系:当时,;当时,;当时,。
要点诠释:1.对某一用电器而言,额定电压和额定功率只有一个,而实际电压和实际功率却有无数个。
灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。
2.若不考虑温度对用电器电阻的影响,则有,即电阻一定时,实际电压是额定电压的n 倍,则实际电流也是额定电流的n倍,实际功率是额定功率的n2倍。
要点四、测定小灯泡的电功率1.实验原理:2.实验器材:电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
3.电路图:4.实验步骤(1)按电路图连接好电路,断开开关,将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置;(2)闭合开关,调节滑动变阻器,使灯泡在额定电压下发光,观察电流表和电压表的示数,记录为I e、U e,记录小灯泡的亮度;(3)调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察电流表和电压表的示数,记录为I1,U1,记录小灯泡的亮度;(4)调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压低于额定电压,观察电流表和电压表的示数,记录为I2,U2,记录小灯泡的亮度;(5)重复步骤4两次,观察电流表和电压表的示数,记录为I3、U3,I4、U4,记录小灯泡的亮度;(6)根据P=UI,算出小灯泡的额定功率P e和实际功率的电功率P1 (4)(7)分析数据,整理器材。
5.实验结论:小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮;当小灯泡的两端的电压等于额定电压时,小灯泡的实际功率等于额定功率,小灯泡正常发光;当小灯泡的两端的电压大于额定电压时,小灯泡的实际功率大于额定功率,小灯泡发光比正常情况下亮;当小灯泡的两端的电压小于额定电压时,小灯泡的实际功率小于额定功率,小灯泡发光比正常情况下暗。
要点诠释:1.电源:电源电压应高于小灯泡的额定电压。
例如:,至少要选择2节干电池串联作电源,学生电源选择3V的电源。
2.电压表的量程应大于,电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流;在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下,应尽可能选用小量程;例如的小灯泡电压表量程选0—3V,电流表选0—0.6A的量程。
3.滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流,而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多,以便调节效果明显。
【典型例题】类型一、电功率的概念1.(多选)下列说法中,正确的是()A.电功率是表示电流做功多少的物理量B.电功率是表示电流做功快慢的物理量C.用电器的电功率越大,做功越多D.相同时间内,功率大的用电器耗电一定多【思路点拨】电功率是表示电流做功快慢的物理量,不是表示电流做功多少的物理量,做功的多少不仅与功率有关还与做功时间的多少有关,是由两个量共同决定的【答案】BD【解析】单位时间内电流做功的多少叫电功率,是表示电流做功快慢的物理量,电功率大说明做功快,但不一定多,由此可知A错,B对,C错;从公式W=Pt上看,相同时间内,消耗功率大的用电器耗电定多,D对。
【总结升华】题目主要考查了电功率概念的理解,电功率是表示电流做功快慢的物理量,单位时间内电流做的功。
理解电功率的定义和物理意义是解题的关键。
举一反三:【变式】下列说法中,正确的是()A.电功率是表示消耗电能多少的物理量 B.电功率是表示消耗电能快慢的物理量C.用电器的电功率越大,消耗电能越多 D.用电器工作时间越短,消耗电能越多【答案】B类型二、电功率的计算2.如图1所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为12V。
闭合开关S后,当滑片P从最右端滑到最左端的过程中,小灯泡的I-U关系图象如图2所示。
则小灯泡的额定功率为W,电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为Ω。
【思路点拨】本题对同学的审题、识图能力要求较高,另外需要注意小灯泡的电阻是可变的,所以在解滑动变阻器电阻时找准对应点,算出此时小灯泡的电阻是解题的关键【答案】24;12;9【解析】由图象知,在灯泡两端电压为U额=12V时,通过的电流为I额=2A所以灯泡的额定功率为P额=U 额I额=12V×2A=24W;当滑片位于最左端时,滑动变阻器阻值为0,此时灯泡两端电压等于电源电压所以电源电压为U=U额=12V;当滑片在最右端时,滑动变阻器全部接入电路,由图象知,此时灯泡两端电压为U L=3V,电路电流为I=1A,所以滑动变阻器两端电压为:U R=U-U L=12V-3V=9V,滑动变阻器的最大阻值为:991RU VRI A===Ω。
【总结升华】解题时要注意灯泡的电阻随着两端电压的变化而变化,所以求解滑动变阻器最大阻值时,不要利用串联电路导体两端电压与其阻值成正比这一规律。
举一反三:【变式】有一种亮度可以调节的小台灯,其电路图如图甲所示。
电源电压为15V,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示,灯泡L 的额定电压为12V 。
则灯泡L的额定功率为 W ;调节滑动变阻器R ,使灯泡L 的功率为3.6W ,此时滑动变阻器R 连入电路的阻值为 Ω。
【答案】9.6;153. 有两只灯泡L 1和L 2,分别标有“PZ110-40”、“PZ110-60”字样,并联后,接在110V 的电源上,消耗功率较大的是 ;串联后,接在110V 的电源上,消耗功率较大的是 。
【答案】L 2;L 1 【解析】(1)由灯泡铭牌可知,灯泡额定电压U 1=U 2=110V ,灯泡额定功率分别为P 1=40W ,P 2=60W ,两灯泡并联在110V 的电源上,灯泡实际电压等于额定电压,两灯泡都能正常发光, 灯泡实际功率等于额定功率,P 1>P 2,所以灯L 2消耗的功率较大;(2)灯泡L 1的电阻2111U 0V R ===302.5P W Ω2(11)40灯泡L 2的电阻2222U 0V R ==201.67P W ≈Ω2(11)60因为:R 1>R 2,两灯泡串联,流过它们的电流I 相等,由电功率公式P=I 2R 可知,12P P ''>因此,消耗功率较大的是灯L 1;【总结升华】本题考查了比较两灯泡的实际功率的大小,熟练应用电功率公式及其变形公式,结合串、并联电路的特点是正确解题的关键。
举一反三:【变式】将分别标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”L2并连接在6V 的电源上,则实际功率较大的灯是 (选填“L 1”和“L 2”),电路中干路的电流是 A 。
【答案】L 1;1.5【解析】(1)两灯并联在6V 电源两端,实际电压等于额定电压,所以实际功率等于额定功率,所以灯泡L 1较亮;(2)通过两灯的电流分别为:11P 6W I ===1A U 6V ; 22P 3W I ===0.5AU 6V所以干路电流为:12I=I +I =1A+0.5A=1.5A4.在如图所示的电路中,电源电压保持6V 不变,电阻R 1的阻值为20Ω。
当S 2断开,S 1、S 3闭合时,电流表的示数为0.45A 。
求: (1)电阻R 2的阻值;(2)当S 1、S 3断开、S 2闭合时,电路消耗的总电功率是多少?【答案】(1)40Ω(2)0.6W【解析】(1)S 2断开,S 1、S 3闭合时的等效电路图如图甲所示,通过电阻R 1的电流:1160.320U V I AR ===Ω,通过电阻R 2的电流:210.450.30.15I I I A A A=-=-=,根据欧姆定律:226400.15U U V I R R I A =⇒===Ω,所以电阻R 2的阻值是40Ω。
(2)S 1、S 3断开、S 2闭合时的等效电路图如图乙所示,电路消耗的总功率:2212(6)0.62040U V P WR R ===+Ω+Ω,电路消耗的总电功率是0.6W 。
【总结升华】本题考查欧姆定律和电功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是变化电路的分析和等效电路图,题目的综合性比较强。
举一反三:【变式】在如图所示电路中,电源电压6V 保持不变.只闭合开关S 1,电流表示数为0.2A ;再闭合开关S 2,电流表示数变化了0.4A .则R 2的阻值为 Ω,S 2闭合前后R 1消耗的电功率相差 W 。
【答案】20;3.2类型三、测量小灯泡的电功率5.学习小组在测定“小灯泡的电功率”的实验中,电源由三节新干电池串联组成,小灯泡额定电压为2.5V 、电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,将图1甲中的实物电路连接完整。
(2)某次实验时,电压表示数如图1乙所示,此时灯泡两端的电压为 V ;如果要使灯泡正常发光,应该向 (选填“A”或“B”)移动滑动变阻器的滑片。
(3)小菁同学移动滑片P ,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图1丙所示的I-U 图象,根据图象信息,可计算出小灯泡的额定电功率是 W 。
(4)某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图2所示,则出现的问题是 。
(5)在实验中,小章同学发现当小灯泡两端电压减小时,它的亮度随之减弱,测量的小灯泡电阻也相应减小,造成这一变化的合理解释是 。
A .导体电阻与导体两端的电压有关;B .根据欧姆定律,电流一定时,导体的电阻与电压成正比;C .电压减小时,通过小灯泡的电流不变,电阻变小;D .电压减小时,小灯泡亮度变暗,温度变低,电阻变小。