第十五章电功率（第一节电能电功电功率焦耳定律）

1、第十五章电功率,第 一节电能 电功 电功率 焦耳定律,1. 电能 （1）单位： 国际单位： ，符号是 ； 常用单位：度或千瓦时( )； 单位换算：1度= kw h= j.,焦耳,j,kwh,1,3.6106,（2）电能表 作用：测量电能的工具. 电能表的参数及意义： “220 v”表示这个电能表应该在220 v的电路中使用.“10（20） a”表示这个电能表的标定电流为10 a，额定最大电流为20 a，电能表工作时的电流不应超过额定最大电流.“50 hz”表示这个电能表在频率为50 hz的交流电路中使用. a.转盘式电能表：,“3 000 r/（kwh）”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1

2、kwh的电能，电能表上的转盘转过3 000转.,b.频闪式电能表：,“1 200 imp（kwh）”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1 kwh的电能，电能表上的指示灯闪烁1 200次.,注：电能表结束和起始时的示数之 即为这段时间内用电的度数（电能）.如图格子最右边的是小数部分，左边的是整数部分.,差,2. 电功 （1）定义：电流通过导体所做的功叫作电功. （2）符号：w. （3）本质：电流做功的过程就是将电能转化为其他形式的能的过程.有多少电能发生了转化，电流就做了多少功. （4）单位：国际单位是焦（j），常用单位是千瓦时（kwh）. （5）电功的计算 a.公式：w=uit；式中u表示电压

3、，单位是v；i表示电流，单位是a；t表示时间，单位是s；w表示电功，单位是j. b.理解：电流通过导体做的功，与导体两端的 、导体中的 和 成正比.,电压,电流,通电时间,1. 定义：电流在单位时间内所做的功叫做电功率，用字母p表示. 2. 物理意义：表示电流做功 的物理量. 3. 单位：国际单位： (符号：w)； 常用单位：千瓦(kw)； 单位换算：1 kw= w. 4. 公式,快慢,瓦特,103,5. 常考的电功率估测： a.电吹风机的电功率约为800 w； b.洗衣机的电功率约为300 w； c.台式电脑的电功率约为200 w； d.液晶电视机的电功率约为150 w； e.日光灯的电功率

4、约为40 w. 6. 额定功率和实际功率 (1)额定电流、额定电压：用电器 时的电流值和电压值. (2)额定功率：与额定电压或额定电流对应的功率. (3)实际功率：用电器在实际电压下工作时的功率.,正常工作,(4)实际功率与额定功率的关系：,（5）灯泡的铭牌：一个标有“220 v 100 w”的灯泡，其中“220 v”表示该灯泡的 为220 v，“100 w”表示该灯泡的 为100 w.,额定电压,额定功率,(1)用电器的额定电压和额定功率具有唯一性、对应性；而它的实际电压和实际功率则有很多个，具有同体性、同时性. (2)灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定.灯泡的额定功率大，只能说明灯泡在额定电压

5、下的功率大、亮度大，额定功率大的灯泡，如果实际功率小，其亮度也不会大.(电压)电流的大小不能决定灯泡的亮度.,1. 电流的热效应：电流通过导体时电能转化为 能的现象. 2. 影响电流产生热量的因素 (1)对于同一电阻丝，在电流大小不变的情况下， 越长，电流产生的热量越多. (2)对于同一电阻丝，在通电时间相同的情况下， ，电流产生的热量越多. (3)在电流和通电时间相同的情况下， ，电流产生的热量越多. 3. 电热与电功的关系：纯电阻电路将电能全部转化为内能，因此纯电阻电路中，电流做了多少功，就产生了多少热量，即w=q.,内,通电时间越长,电流越大,电阻越大,4. 焦耳定律 (1)内容：电流通

6、过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比. （2）公式,电流的二次方,电阻,通电时间,5. 电热的利用和防止 (1)利用：电热水器、电饭煲、电熨斗等. (2)防止：如散热窗、散热孔、散热片、电脑内置风扇等.,c,【例2】(2018哈尔滨)“探究小灯泡电功率”的实验电路如图甲，实验中选择“2.5 v”小灯泡，调节滑动变阻器滑片的过程发现灯亮度变化，这是由 变化引起的.实验得到灯的u-i图像如图乙，则小灯泡的额定功率是 w.,灯泡实际功率,0.75,灯泡的亮暗程度是由它消耗的实际功率决定的，消耗的实际功率越大，灯泡就越亮.,【例3】（2019扬州）如图所示的电路，电源电压恒为3 v

7、，闭合开关s，电流表a1示数为0.5 a，a2示数为0.3 a，则电阻r1是 ，通过电阻r2的电流是 a，电阻r1的电功率是 w，在5 min内整个电路消耗的电能是 j.,10,0.2,0.9,450,【例4】（20019南京）如图所示，电源电压恒定，r1、r2为定值电阻，r2=20 ，灯泡l标有“6 v 3 w”字样. （1）当s、s1、s2都闭合时，灯泡l正常发光，电流表示数为 a，电路消耗的总功率为 w； （2）当s闭合，s1、s2断开时，电压表示数为2 v，则r1的阻值为 ，通电1 min r1产生的热量为 j.,0.8,4.8,10,24,类型2 坐标曲线类相关计算 【例5】（201

8、9深圳）图甲是小灯泡l和电阻r的i-u图像.将小灯泡l和电阻r接入图乙所示电路中，只闭合开关s1时，小灯泡l的实际功率为1 w.下列说法错误的是（ ） a. 只闭合开关s1时，小灯泡l 的电阻为4 b. 再闭合开关s2时，电流表示数增加0.2 a c. 再闭合开关s2时，电路总功率为1.4 w d. 再闭合开关s2后，在1min 内电阻r产生的热量为240 j,d,类型3 电功率有关的动态电路计算 1. 滑动变阻器类动态电路计算 【例6】（2019眉山）如图所示，电源电压恒为4 v，电压表量程为“03 v”，电流表量程为“00.6 a”，滑动变阻器规格为“20 1 a”，小灯泡l标有“2.5

9、v 1.25 w”的字样（灯丝电阻不变）.若通过小灯泡l的电流不超过额定电流，电流表、电压表不能超过量程，则移动滑动变阻器的滑片，下列说法中正确的是（ ） 电压表示数变化范围为1.5 v3 v 滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6 w0.75 w 小灯泡的实际电功率变化范围为0.2 w1.25 w 滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10 20 a. b. c. d. ,a,2. 滑动变阻器和多开关结合类动态电路计算 【例7】（2019荆州）如图，电源电压恒为4.5 v，灯泡l上标有“3 v 1.5 w”字样，滑动变阻器r2上标有“15 1 a”字样，定值电阻r1阻值为10 ，电流表量程为03

10、 a，电压表量程为03 v，不计温度对灯丝电阻的影响. 求：（1）灯泡正常工作时电阻为多大； （2）当开关s、s1、s2闭合，s3断开时，电路最小总功率为多大； （3）当开关s、s3闭合，s1、s2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器r2的取值范围.,类型4 铭牌类相关计算 【例8】（2019枣庄）如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数，当养生壶正常工作时，求： 额定电压220 v频率50 hz额定功率1 100 w容量1 l,（1）养生壶正常工作的电阻； （2）若该养生壶的加热效率为80%，在标准大气压下，将初温是12 的一壶水烧开，需要多长时间？c水=4.2103 j/（kg）

11、，水=1.0103 kg/m3 （3）在物理综合实践活动中，小明和小丽同学利用所学习的物理知识，合作测量养生壶的实际功率.电能表上标着“1 200 r/（kwh）”，他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让养生壶接入电路中烧水，2 min电能表的转盘转了40 r，求电养容量生壶的实际功率.,类型5 多挡位类用电器的相关计算 【例9】如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关s可根据水温自动切换加热和保温两种状态，r1、r2是发热电阻，热水器主要参数如表，则：,(1)开关s拨至触点 位置时，热水器处于保温状态. (2)热水器在加热状态下，30 min消耗的电能为 kwh.,b,1,【例10】(2

12、018滨州)图甲是一家用电器，有“低温”、“中温”、“高温”三挡，铭牌见下表(“高温”挡功率空出)，图乙为其简化的电路原理图，s是自我保护开关，电暖器跌倒时，s自动断开，切断电源，保证安全，闭合s1为“低温”挡，请完成下列问题：,(1)“低温”挡正常工作时的电阻是多少？ (2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少？ (3)若某房间内空气质量为60 kg，空气温度为10 ，设定空气的比热容为1.1103 j/(kg)且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20 min，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少？,1. 加热物质的选取： (1)选取煤油或空气加热的原因：

13、比热容小，实验现象更明显. (2)被加热物质的要求：物质的种类、 和 均相同. 2. 转换法的应用：利用u形管中液面的 或温度计示数变化或气球体积的变化反映电阻丝产生热量的多少.,质量,初温,高度差,3. 控制变量法的应用： (1)探究电热与通电电流的关系：控制电阻、通电时间 ，改变通过导体的电流. (2)探究电热与电阻的关系：控制通过导体的 和通电时间相同，改变导体的电阻. (3)探究电热与通电时间的关系：控制导体的电阻和通过导体的电流相同，改变通电时间. 4. 多次测量的目的：避免偶然因素对实验结论的影响，得出普遍规律.,相同,电流,5. 焦耳定律的计算及电流热效应的应用. 实验结论： (

14、1)导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关. (2)在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多. (3)在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多. (4)在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多.,【例】（2019东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置.两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝.将透明容器与u形管相连，接入电路.,（1）组装之前，u形管内注入适量红墨水，u形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器. （2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与

15、大小是否有关的装置. （3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 . a. 探究电流与电压、电阻的关系 b. 用铁屑显示磁体周围磁场分布 c. 研究光的传播时，引入“光线” d. 扩散现象表明分子在不停地做无规则运动,属于,电流,电阻,u形管液面高度,bd,（4）由图乙所示，电流表的示数为 a，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10 s内产生的热量是 j. （5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个u形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 .,2,200,透明容器密闭性不好,（1）本实验运用了两种方法：一是 ；二是转换法.