高二物理专题--电功和电功率

1、请问：日常生活中有那些用电器？这些用电器都在进行请问：日常生活中有那些用电器？这些用电器都在进行着哪些能量转化？举例说明着哪些能量转化？举例说明.问题1：热水器热水器电池电池白炽灯白炽灯电吹风电吹风蓄电池蓄电池下一页下一页问题2：如图所示，在静电场中，如图所示，在静电场中，A、B两点间电势差为两点间电势差为U，电电荷荷q由由A点移动到点移动到B点电场力做多少功？点电场力做多少功？答：电场力对电荷做的功等于电量q和电势差U的乘积.W=UqA -+ BU下一页下一页问题3：若在电路两端加电压为若在电路两端加电压为U，电路中的电流强度为电路中的电流强度为I，则则在时间在时间t内电流做多少功？内电流做

2、多少功？讲解：如果在电路两端加上电压，导体内就建立了电场，自由电荷在电场力讲解：如果在电路两端加上电压，导体内就建立了电场，自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，电场力对移动电荷做功的作用下发生定向移动，电场力对移动电荷做功.设在时间设在时间t内通过这段电路上内通过这段电路上任意一横截面的电量为任意一横截面的电量为q，相当于在时间相当于在时间t内电场力将电荷从内电场力将电荷从A端移动到端移动到B端端.因因此，电场力对电荷所做的功为此，电场力对电荷所做的功为W=qU.其中，其中，q=It, 所以电流在时间所以电流在时间t内做的功内做的功为为W=UIt.返回返回1、电功 在导体的两端加上电压，导体

3、内建立了电场在导体的两端加上电压，导体内建立了电场. .自由电子在电场力自由电子在电场力的作用下定向移动，电场力对自由电子做了功，这个功简称为电功，的作用下定向移动，电场力对自由电子做了功，这个功简称为电功，通常说成电流做的功通常说成电流做的功. .（1 1）什么叫电功？）什么叫电功？（2 2）公式：）公式： W=UItW=UIt下一页下一页实质实质电能转化为其他形式的能，是通过电功来实现的电能转化为其他形式的能，是通过电功来实现的. .电流做了多少功，就有多少电流做了多少功，就有多少的电能转化为其他形式的能的电能转化为其他形式的能. .( (3 3) )说明：说明：表达式的物理意义表达式的物

4、理意义电流在一段电路上的功跟这段电路两端的电压、电路中的电流强电流在一段电路上的功跟这段电路两端的电压、电路中的电流强度和通电时间成正比度和通电时间成正比单位单位W W、U U、I I、t t单位分别为焦耳、伏特、安培、秒单位分别为焦耳、伏特、安培、秒. .即即1 1J=1VJ=1VA As s 下一页下一页2、电功率：(1)、什么是电功率？电功率是表示电流做功快慢的物理量电功率是表示电流做功快慢的物理量. .(2) (2) 公式：公式：P=W/t=UIt/t=UIP=W/t=UIt/t=UI下一页下一页(3)(3)、说明：、说明：表达式的物理意义表达式的物理意义一段电路上的电功率跟这段电路两

5、端的电压和一段电路上的电功率跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比电路中的电流成正比. .实质实质表示电能转化为其他能的快慢程度表示电能转化为其他能的快慢程度. .单位单位P P、U U、I I单位分别为瓦特、伏特、安培单位分别为瓦特、伏特、安培 即即 1 1W=1J/sW=1J/s下一页下一页演示实验演示实验1 1：按如图所示接好电路观察滑片在滑动过程中灯泡的明暗程度按如图所示接好电路观察滑片在滑动过程中灯泡的明暗程度以及电流表和电压表的示数变化情况的关系以及电流表和电压表的示数变化情况的关系.AV下一页下一页3、额定功率和实际功率：（1 1）额定功率）额定功率 是指用电器在额定电压下工作

6、的功率，是用电器正常是指用电器在额定电压下工作的功率，是用电器正常工作的最大功率工作的最大功率. .（2 2）实际功率）实际功率 是指用电器在实际电压下工作的实际的功率是指用电器在实际电压下工作的实际的功率. .下一页下一页返回返回29寸彩电220V150W电烙铁220V15-100W电熨斗220V800W海尔181电冰箱220V130W格兰仕微波炉220V1080W上一页上一页1、电热：英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律焦耳定律. .（1 1）内容：）内容：电流通过导体产生的热量，跟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

7、时间成正电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比比. .（2 2）表达式：）表达式： Q=I2RtQ=I2Rt焦耳（1818-1889）下一页下一页 在金属导体中，除了自由电子，还有金属正离子在金属导体中，除了自由电子，还有金属正离子. .在电场力的作用在电场力的作用下，做加速定向移动的自由电子要频繁的与离子发生碰撞，并把定向移下，做加速定向移动的自由电子要频繁的与离子发生碰撞，并把定向移动的动能传递给离子，使离子的热运动加剧动的动能传递给离子，使离子的热运动加剧. .平均起来看，可以认为大平均起来看，可以认为大量自由电子以某一不变的速率作定向移动量自由电子以某一不变的速率作定向移动. .可见

8、，在电阻元件中通过自可见，在电阻元件中通过自由电子与离子的碰撞，电能完全转化成内能由电子与离子的碰撞，电能完全转化成内能. .（3 3）产生焦耳热的原因：）产生焦耳热的原因：下一页下一页（1）定义）定义：单位时间内导体的发热功率叫热功率：单位时间内导体的发热功率叫热功率.2 2、热功率、热功率（2）公式）公式：P=Q/t P=I2R （3 3）含义）含义：导体的发热功率与通电导体的电流强度及电阻成正比：导体的发热功率与通电导体的电流强度及电阻成正比.（4 4）单位）单位：热功率的国际单位：热功率的国际单位表表示示W、kW下一页下一页演示实验演示实验2 2：将前面电路中灯泡换为电动机，在电动机转

9、动和将前面电路中灯泡换为电动机，在电动机转动和不转时观察电流表和电压表的示数又和不同不转时观察电流表和电压表的示数又和不同. .AVM返回返回两种电路：两种电路：（1）纯电阻电路）纯电阻电路只含有纯电阻的电路，如电炉、白炽灯等，像演示中电动机只含有纯电阻的电路，如电炉、白炽灯等，像演示中电动机不转时的电路不转时的电路.P电P热 电流做的功全部转化为内能电流做的功全部转化为内能W电= P内即P电= P内下一页下一页（2）非纯电阻电路）非纯电阻电路电路中含有电动机在转动或电解槽在发生电路中含有电动机在转动或电解槽在发生化学反应的电路化学反应的电路.以电动机为例：MP电P机P内电流做的功一部分转化为

10、内能，主要的一部分转化为机械能，电流做的功一部分转化为内能，主要的一部分转化为机械能，W电= W内+W机即即P电= P内+P机下一页下一页（1）功是能量转化的量度同样，电功是电能转化为其他形式能的量）功是能量转化的量度同样，电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为其他形式能的量度，因此，电功的定义式为度，电热是电能转化为其他形式能的量度，因此，电功的定义式为W=UIt，电热的定义式是电热的定义式是Q=I2Rt.（2）从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：）从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：WQ, 即即UIt I2Rt. 在纯电阻电路中，在纯电阻电路中，W=Q=UI

11、t= I2Rt=U2/R选任一形式即可选任一形式即可 在非纯电阻电路中，只能用在非纯电阻电路中，只能用W=UIt计算电功，只能用计算电功，只能用Q=I2Rt计算计算电热电热电功和电热电功和电热下一页下一页电功率是指输入某段电路的全部电功率，或者断电路上消耗的全部电功率，决定于电功率是指输入某段电路的全部电功率，或者断电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压这段电路两端电压U U和通过的电流和通过的电流I I的乘积的乘积. .热功率是指在这段电路上因发热而损失的功率，其大小决定于通过这段导体中电流热功率是指在这段电路上因发热而损失的功率，其大小决定于通过这段导体中电流强度的平方和导体电阻的

12、乘积强度的平方和导体电阻的乘积.对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用中对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用中P=IU=I2R=U2/RP=IU=I2R=U2/R的任一形式进的任一形式进行计算行计算. .对于非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，对于非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率，计算时只能用即电功率大于热功率，计算时只能用P=IUP=IU 计算电功率用计算电功率用P= I2RP= I2R计算热功率计算热功率. .返回返回电功率和热功率电功率和热功率【例1】把一根长为L的电炉丝接到220

13、V的电路中用它来烧沸一壶水，需时间t秒钟，若将此电炉丝均匀的拉长，使半径减小为原来的一半，而后再剪掉长为L的一段，再将余下的电炉丝接到同样的电路中，仍用 它烧沸一壶同样的水，则需时间 秒. 解析：由电阻定律可知，此电阻丝阻值变为原来的解析：由电阻定律可知，此电阻丝阻值变为原来的1212倍，在电压不变的倍，在电压不变的情况下，功率变为原来的情况下，功率变为原来的1/121/12，烧沸同一壶水，需要电功相同，则时间，烧沸同一壶水，需要电功相同，则时间变为原来的变为原来的1212倍，故，答案为倍，故，答案为1212t. t.t下一页下一页【例2】某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=

14、50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90ms的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10ms2）.分析分析:答案答案:4 :4 下一页下一页跳页跳页解析：解析： 从能量角度讲，电流做的功一小部分用来转化为内能，而大部分用从能量角度讲，电流做的功一小部分用来转化为内能，而大部分用来提升物体，所以有来提升物体，所以有P P电电= =P P热热+P+P机机 而而P P电电= =IU=550WIU=550W，匀速提升时拉力匀速提升时拉力F=mg ,F=mg ,所以输出的机械功率即拉所以输出的机械功率即拉力做功的功率为力做功的功率为P

15、 P机机= =Fv=mgv=450W,Fv=mgv=450W,所以用来发热的功率为所以用来发热的功率为P P热热100100W,W,又因为又因为P P热热I2R,I2R,所以所以R R= = P P热热/ /I2=4 I2=4 .答案：答案： 4 4 上一页上一页【例3】额定电压都是110V，额定功率P=100W，P=40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的是下图中的哪一个？A B(1)AB(4)(3)AB(2)BA答案答案（3 3）分析分析下一页下一页解析解析: : 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判

16、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. . 由由P=U2/RP=U2/R和已知条件可知，和已知条件可知，R RA ARRB B. . 对于对于(1)(1)电路电路, , 由于由于R RA AR110V110V, , 灯被烧毁灯被烧毁, , 两灯不能正常发光两灯不能正常发光. . 对于对于(2)(2)电路电路, , 由于由于R RA ARUUA A, B, B灯被烧毁灯被烧毁. . 对于对于(3)(3)电路电路, , B B灯与变阻器并联电阻可能等于灯与变阻器并联电阻可能等于R RA A, , 所以可能所以可能U UA A=U=UB B =110V=110V，两灯可能正常发光两灯可能正常发光. . 对于对于(4)(4)电路电路, ,若变阻器的有效电阻等于若变阻器的有效电阻等于A A、B B的并联电阻，的并联电阻， U UA A=U=UB B =110V=110V，两灯可能正常发光两灯可能正常发光. . 比较比较(3)(3)、(4)(4)两个电路，由于两个电路，由于(3)(3)电路中变阻器功率为电路中变阻器功率为( (I IA A-I -IB B) ) 110110，而而(4)(4)电路中变阻器功率为电路中变阻器功率为( (I IA A+I+IB B) ) 110 110 ，所以，所以(3)(3