1、2.5 电功率 第 1 课时 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： W UIt，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 P UI. Wt (3)单位：国际单位制中电功率的
2、单位是 W. 二、焦耳定律和热功率 1. 焦耳定律公式： Q I2Rt. 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 Qt (2)公式： P 热 I2R. 三、闭合电路中的功率 EI U 外 I U 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
3、，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 q It，电场力移动电荷做功 W qU，故 t 时间内电流做 功 W UIt.又因为 P ，可得： P UI. Wt 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 P UI，表示电流做功的快慢 Wt 二、焦耳定律和热功率 问题设计 1某同学家
4、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 I UR W UIt U t t96 800 J UR U2R Q W96 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 W UIt5 500 J Q I2Rt500 J 3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
5、时，电能全部转化为导体的内 能 W Q UIt I2Rt t； P P 热 UI I2R . U2R U2R 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 W UItQ I2Rt； P UIP 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 E U 内 U 外 可得 EI U 内 I U 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： EI U 内 I U 外 I，对于纯电阻电路该
6、式可写为 EI I2r I2R. 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%. UIEI UE 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 B W UIt 适用于任何电路，而 W I2Rt t 只适用于纯电阻电路 U2R C在非纯电阻电路中， UII2R D焦耳热 Q I2Rt 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 Wt Q Pt，可见 Q 与 t 也有关，所以 P 越大， Q 不一定越
7、大，A 错 W UIt 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 UR 焦耳热其他形式的能，所以 WQ，即 UII2R，C 对 Q I2Rt 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 P UI ，可知 RA RB. U2
8、R 对于 A 电路，由于 RA RB，所以 UB UA，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 RB RA，A 灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于 RB，所以 UB U 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 UA UB110 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 UA UB110 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( IA IB)110 V，而 D 电路中滑动 变阻器功率
9、为( IA IB)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 U1R1 3.01.5 EI102 W20 W. (2)电动机两端的电压为 U E Ir U1(1020.53.0) V6 V
10、 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 I2R02 21.0 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(202 20.5) W18 W， 100% 100%90%. P出P释 1820 答案 (1)20 W (2)12 W 8 W (3)18 W 90% 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)输出的机械功率是多少？ 答案 (1)1 200 W (2)100 W (3)1 100 W 解析 (1)电动机的输入功率 P 电 UI12010 W1 200 W. (2)电动机的发热功率 P 热 I2r10 21 W100 W. (3)输出的机械功率 P 机 P 电 P 热 1 200 W100 W1 100 W.
