《电功率》导学案4.doc

电功率 学习目标定位 1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别一、电功和电功率1电功(1)定义：在一段电路中电场力所做的功称电功，即通常说的电流所做的功(2)表达式：WUIt，此式表明：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积(3)单位：国际单位制中电功的单位是J.2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功称为电功率(2)表达式PUI.(3)单位：国际单位制中电功率的单位是W.二、焦耳定律和热功率1. 焦耳定律公式：QI2Rt.2热功率(1)定义：一段电路因发热而消耗的功率P热称为热功率(2)公式：P热I2R.三、闭合电路中的功率EIU外IU内I，反映了闭合电路中的能量转化关系EI表示电源提供的电功率，U外 I和U内I分别表示外电路和内电路上消耗的电功率.一、电功和电功率问题设计在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几挡，像电吹风可以吹暖风和热风它们都是通过电流做功把电能转化为热能的(1)电流做功的实质是什么？(2)设加在一段电路两端的电压为U，通过电路的电流为I，试推导t时间内电流做功的表达式及电功率的表达式答案(1)因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的，电流做功实质上是导体中恒定电场对自由电荷的电场力做功(2)t时间内通过电路的总电荷量qIt，电场力移动电荷做功WqU，故t时间内电流做功WUIt.又因为P，可得：PUI.要点提炼1电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少量2电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功3电功率PUI，表示电流做功的快慢二、焦耳定律和热功率问题设计1某同学家中有一只电炉，电阻为50 ，试计算该电炉接到220 V电源上在100秒的时间内消耗的电能和产生的热量答案IWUItUtt96 800 JQW96 800 J.2某同学家中有一电风扇，电阻为80 ，当加上220 V的电压时电流为0.25 A，试计算该风扇工作100 秒时间消耗的电能和产生的热量答案WUIt5 500 JQI2Rt500 J3通过上面的计算比较电炉和电风扇消耗的电能和产生的热量之间的关系答案电炉消耗的电能和产生的热量相等电风扇消耗的电能和产生的热量不相等要点提炼1纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能WQUItI2Rtt；PP热UII2R.2非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路WUItQI2Rt；PUIP热I2R.三、闭合电路中的功率问题设计根据闭合电路的欧姆定律，推导闭合电路中能量的转化关系，并解释各项的物理意义答案根据EU内U外可得EIU内IU外I，式中EI表示电源提供的电功率，U外I表示外电路上消耗的电功率；U内I表示内电路上消耗的电功率要点提炼1闭合电路中的能量转化关系：EIU内IU外I，对于纯电阻电路该式可写为EII2rI2R.电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的能力2电源的效率100%100%.一、电功、电功率、焦耳热、热功率例1(单选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻电路C在非纯电阻电路中，UII2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路解析电功率公式P，表示电功率越大，电流做功越快对于一段电路，有焦耳热QPt，可见Q与t也有关，所以P越大，Q不一定越大，A错WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I只适用于纯电阻电路，B对在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C对QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对答案A二、纯电阻电路中的功率分配及计算例2(单选)额定电压都是110 V，额定功率PA100 W，PB40 W的灯泡两盏，若接在电压为220 V的电路上，使两盏灯炮均能正常发光，且消耗功率最小的电路是()解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有PUI，可知RARB.对于A电路，由于RARB，所以UBUA，所以有UB110 V，B灯烧毁，UA110 V，A灯不能正常发光对于B电路，由于RBRA，A灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于RB，所以UBU并，B灯烧毁，A灯不能正常发光对于C电路，B灯与滑动变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，两灯可以正常发光对于D电路，若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110 V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，而D电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，所以C电路消耗电功率最小答案C三、非纯电阻电路的特点及计算例3如图1所示的电路中，电源电动势E10 V，内阻r0.5 ，电动机的电阻R01.0 ，电阻R11.5 .电动机正常工作时，电压表的示数U13.0 V，求：图1(1)电源释放的电功率； (2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率解析(1)电动机正常工作时，总电流为I A2 A，电源释放的电功率为P释EI102 W20 W.(2)电动机两端的电压为UEIrU1(1020.53.0) V6 V电动机消耗的电功率为P电UI62 W12 W电动机消耗的热功率为P热I2R0221.0 W4 W电动机将电能转化为机械能和内能，根据能量守恒得P机P电P热12 W4 W8 W(3)电源的输出功率为P出P释P内P释I2r(20220.5) W18 W，100%100%90%.答案(1)20 W(2)12 W8 W(3)18 W90%针对训练一台电动机内阻为1 ，接到120 V的电源上当电动机工作时，电流为10 A问： (1)电动机输入功率是多少？(2)电动机发热功率是多少？(3)输出的机械