1、 第十六章第十六章 电流做功与电功率电流做功与电功率各种各样的发电厂和电池，把不同形式的能转化为电能，供人们使用。电能转化为光能电能转化为机械能电灯为我们照明电动机使电风扇旋转1用电器工作的过程就是利用电流做功，将电能转化为其他形式的能量的过程。认识电流做功2.电 功与 电 能的关系 :电 流做了多少功 ,就消耗多少电能 。3.大小 :电 流所做的功与 电 流、 电压 、通 电时间 成正比。 计 算公式 :W=UIt4.单 位及 换 算 :1度 =1kWh=3.610 6J。【方法归纳】 电功大小的其他计算公式(1)基本公式及推导公式(2)使用注意事项 纯电阻电路中电流流过时，电能全部转化为内
2、能。公式 和 W=I2Rt，只适用于纯电阻电路 (电灯、电炉、电饭煲等 )中的电功计算；非纯电阻电路 (电风扇、电冰箱、洗衣机等 )中的电功用 W=UIt计算。 并联 (或电压相等 )的电路采用 比较，串联 (或电流相等 )的电路采用 W=I2Rt比较。电能表 （电度表）是测量电功的仪表。测算电费“220 V” 表示这 个 电 能表 应该在220 伏的 电 路中使用。电能表有几个重要的参数应该注意：“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 ” 表示这 个 电
3、能表在 频率 为 50 Hz的交流电 路中使用。“600 Revs/（ kW h ） ” 表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW h 的电能，电能表上的转盘转过 600 转。电能表的读数：电能表计数器上两次 读数之差 ，就是这段时间内用电的度数。单位： kWh即：度红圈里的数字是小数点后面的数字。4 2 6 7 83 7 4 4W1=_kW hW2=_kW h1月底 :2月底 :W=_ kW h4267.84374.4W2 -W1= 106.62月份用电月份用电 :电能表的读数电能表的读数 及电能计量方法及电能计量方法读数读数各式各样的家用电能表1.小莉 观 察家里的 电 能表 ,看到表
4、 盘 上 标 有 “3000r/kWh” 的字 样 ,晚上正常用 电时 ,她 发现 每分 钟 表 盘转 10转 ,那么她家用电 4小 时 将消耗 kWh, 合 J。【解析】 本 题 考 查电 能表使用及 电 功的 单 位 换 算。表 盘转过 1转 耗 电 ,则 每分 钟 耗 电 ,4小 时 将消耗604=0.8kWh=0.83.610 6J=2.88106J。答案 :0.8 2.88106练一练2.一个电热器电阻是 440 , 把它接入电路中工作时， 10 min消耗的电能是 66 000 J，求电热器两端的电压是多少 ?【解析】 本题考查了电功计算公式的变形应用。根据题目给出的条件 ,选用公
5、式 比用其他公式解题方便 ,只要将原式变形为 ，即可求出电压 ,但必须将 t=10 min化为 600 s方可代入公式计算。由 可得即该电热器两端的电压是 220 V。答案 :220 V1.电功： 电能转化为其它形式能量的多少2.电功的单位： J、 kwh1kwh=3.6106J3.电功的测量： 用电能表方法 1： 看计数器，等于先后两次示数之差方法 2： 数转盘转动的转数 N温故知新想一想夏天，用空调和电风扇乘凉那个效果好？相同时间内它们电流做功相同吗？ 1、 电 功率是表示 电 流做功的快慢物理量。2、定 义 ： 电 流在 单 位 时间 内 所做的功。P表示 电 功率。 单 位： 瓦特 ，
6、 简 称 瓦（ W ）W表示 电 功， 单 位： 焦耳 ，符号： Jt表示 时间 ， 单 位： 秒 ，符号： s4、 电 功率另一个 单 位是 千瓦 符号： kW 。kW 和 W 的关系是 :1 kW =10W电 功率 3、公式：3.电 功率的 计 算：方法一：方法二： P=UI方法四： P=I2R方法三：电功率等于电压与电流的乘积电功率等于电压与电流的乘积电功率等于电电功率等于电 功与所用时间之比单位关系：1瓦 1伏 安P U R =I= U2= I2 R = tW只适用于纯电阻电路，如电阻、灯泡、电热器等，对于有电磁感应现象或发生化学变化的电路不适用，如给蓄电池充电，电动机电路等。决定式
7、推导式 定义式各种不同的用 电 器， 电 功率一般是不同的，翻看用 电 器的 说 明 书 ，我 们 常常可以看到 “ 电 功率 ”这样 的参数。 这时 的功率叫做 额 定功率。额定功率、实际功率1 额 定 电压 ：用 电 器正常工作 时 的 电压 。2 额 定功率：用 电 器在 额 定 电压 下工作 时的功率。 P额U额U实P实3 实际电压 、 实际 功率实际 加在用 电 器两端的 电压 。用 电 器在 实际电压 下工作 时 的功率。U实 = U额 ，则 P实 = P额 ；用电器正常工作。U实 U额 ，则 P实 P额 ；可能烧毁用电器。U实 U额 ，则 P实 P额 ；用电器不能正常工作。1.一
8、个用 电 器只有一个 额 定 电压 和一个 额 定功率，但可以有多个 实际电压和 实际 功率。2.灯泡的亮度是由灯泡在 电 路中工作时 的 实际 功率所决定的。注意：3.由 电 功率公式 P =UI可以看出， 测 量用电 器两端和通 过 用 电 器的 电 流，就可以知道用 电 器 实际 的 电 功率。1、某 实验 小 组 在做 “探究串 联电 路的 电压规 律 ”实验时 ， 连 好了如 图 所示的 电 路， 闭 合开关 S后 发现 L2正常 发光， L1只能微弱 发 光。以下 对 于 这 一 现 象 产 生的原因分析中，合理的是（ ）A灯 L1发 生断路 B灯 L1发 生短路C由于灯 L1的
9、电 阻 较 大， 实际 功率 较 小D由于灯 1的 电 阻 较 小，其 实际 功率 较 小D练一练2、在如 图 所示的 电 路中， R1=10 ， R2=20 ， 闭 合开关后， 电 流表的示数 为 0.3A求：(1)电 阻 R1两端的 电压 ；(2)通 过电 阻 R2的 电 流；(3)电 路消耗的 总 功率解 （ 1） U=I1R1=0.3A10=3V（ 2） =0.15A（ 3） I=I1+I2=0.3A+0.15A=0.45AP=UI=3V0.45A=1.35W答： （ 1） 电 阻 R1两端的 电压 是 3V，（ 2）通 过电 阻 R2的电 流是 0.15A，（ 3） 电 路消耗的 总
10、 功率是 1.35W 。3、一 盏电 灯 连 在 电压 是 220V的 电 路中， 电 灯中通 过 的 电 流是 68mA， 这个灯泡的 电 功率是多少瓦？一个月 总共通 电 100h， 电 流所做的功是多少？解： P=UI=220V0.068A=15WW=Pt=15W3.610 5s=5.4106J1.定 义 :3.单 位 ：国 际单 位是瓦特， 简 称瓦 ( W ) ; 常用 单 位是千瓦 ( KW )2.计 算公式 ： （ 1）定 义 式：（ 2） 计 算式： P UI电流在单位时间内所做的功叫电功率。它是表示电流做功快慢的物理量。4.额定电压和额定功率：额定电压 ：指用电器 正常工作
11、的电压；额定功率 ：指用电器在 额定电压下工作 的 功率 ,或者说 正常工作 的功率。5.实际电压和实际功率实际电压 ：用电器 实际工作 的电压；实际功率 ：用电器在 实际电压下工作 的功率灯泡的额定电压是 220V灯泡的额定功率是 50W若不知道功率该如何计算呢？第三节 测量电功率 测 量小灯泡的 电 功率。 P = UI 电 源、开关、 导线 、 电 流表、 电压表、滑 动变 阻器、小灯泡（ 额 定 电压 2.5 V）。实验目的实验原理实验器材请 根据 实验 原理画出 实验电 路 图 。测量小灯泡的电功率实验电路图：（ 1）移 动变 阻器的滑片使小灯泡两端的 电压 分 别为额 定 电压 、
12、低于 额 定 电压 、高于 额 定电压 （ 约 1.2U额 ） 。（ 2） 记录电压值 ， 电 流 值 ，同 时观 察比 较灯的亮度有何区 别 。实验要求提示：注意电流表与电压表的量程、滑动变阻器的使用方法。（ 1）将 电压 表和 电 流表指 针调 零，断开开关，按照 电 路 图连 接 电 路，将滑 动变 阻器滑片放在阻 值 最大 处 。（ 2） 闭 合开关， 调节 滑 动变 阻器滑片，使电压 表示数依次 为 2.5 V、 2 V和 3 V，依次 记 下 电压 表示数 U和 对应 的 电 流表示数 I，分 别 将 U、 I记录 在表格中；（ 3） 观 察并比 较 三次小灯泡的 发 光情况，将现
13、 象 记录 在表格中。实验步骤次数 电压U/V 电 流 I/A 发 光情况 电 功率 P/W123 小灯泡的 额 定 电压 是 _V。 2.5实验数据U实 = U额 P实 =P额 灯正常 发 光U实 U额 P实 P额 灯比正常 发 光 _U实 U额 P实 P额 灯比正常 发 光 _灯有可能被 _暗亮烧毁根据实验结果回答问题：常见故障分析故障现象 原因 闭合开关，灯不亮，电流表、电压表无示数 闭合开关灯不亮，电流表几乎无示数，电压表指针偏转较大 滑动变阻器滑片移动时，电流表的示数及灯泡亮度不变电流表、电压表的指针反方向偏转导线发热冒烟，电流表示数很大 接线柱接触不良或导线断了或电源、电流表电压表
14、、开关损坏电流表、电压表的位置接反或灯丝断了或灯与灯座接触不良滑动变阻器接错了或其短路 电流表、电压表的接线柱接反了 发生了短路例 1 利用如 图 所示的器材， 测 量小灯泡的 电 功率。（ 1） 在 闭 合开关前，滑 动变 阻器 连 入 电 路的 电 阻阻值应 最 _，即滑片 应 位于 _端（填 “左或右 ”）。大 左（ 2） 闭 合开关后， 发现 灯泡不亮， 电压 表有示数， 电 流表无示数， 则电 路中可能出 现 的故障是 _。灯泡断路例 2.把 “ PZ220 40 ”的灯泡分别接到 220V和 110V的电路中，灯泡实际消耗的电功率各为多少？（ 不考虑温度对灯泡电阻的影响 ）解： (
15、1)接在 220V电路中： P1=P额 =40W(2) 接在 110V电路中： P2=UI I额 =P额 /U额 R=U额 /I额 R=U2额 /P额 =（ 220V） 2/40W=1210 实际电流 : I=U/R= 110V/1210=0.917A P2=UI=110V0.917A =10W本课小结小灯泡电功率的测量实验的操作过程和分析电流通过导体时电能转化成内能（热能）这些用电器工作时的共同点是什么 ?电热毯 电熨斗电流通过导体时电能转化为内能 的现象叫做 电流的热效应。电炉电流的效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。电流的热效应 :电流通过导体要发热 ,这叫作电流的热效应。例如 ,电
16、灯、电炉、电烙铁等都是应用电流的热效应的例子。电流的化学效应 :电流通过导电的液体 ,会使液体发生化学变化,产生新的物质。电流的这种效果叫作电流的化学效应。例如 ,电解、电镀、电离等就属于应用电流的化学效应的例子。电流的磁效应 :给绕在软铁芯周围的导体通电 ,软铁芯就产生磁性 ,这种现象就是电流的磁效应。例如 ,电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。【拓展延伸】 电流的效应现象一 、 灯泡通电后 ,在刚开始通电不是很热 ,可过了一会就很热。现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太大的变化。电 流 I， 电 阻 R，通 电时间 t现象三、电饭锅的通电后必需按下加热（煮饭 )
17、按钮开关才能煮熟饭。 控制 电 流 I、 时间 t相同 :研究 电 阻 R变化 对电热 Q的影响控制 电 阻 R、 时间 t相同 :研究 电 流 I变 化 对电热 Q的影响控制 电 阻 R、 电 流 I相同 :研究 时间 t变 化 对电热 Q的影响控制变量法探究实验用什么物理方法？电流通过导体产生热量 ,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？既看不见也摸不着的科学量既看得见也能测量的科学量转化转化让电流产生的热量被液体吸收，通过观察液体的热膨胀（观察玻璃导管内的液柱升降）来测量。控制 电 阻 R、 电 流 I相同 :研究通 电时间 t变化 对电热 Q的影响结论： 对同一电阻丝，在电流大
18、小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越 ，表明电流产生的热量越 。每隔一分钟记录一下温度计的示数高多控制 电 阻 R、 时间 t相同 :研究 电 流 I变 化 对电热 Q的影响结论 ： 对 同一 电 阻 丝 ，在通 电时间 相同的情况下，通 电电 流越大，煤油的温度越 ，表明 电流越大， 电 流 产 生的 热 量越 。 相同 时间 内通 过 R的 电 流为 ，移 动 R0的滑片 ,使通过 R的 电 流 为 0.5 。比 较 R两次所 产热 的多少高多控制电流 I、时间 t相同 :研究电阻 R变化 对电热 Q的影响结论： 在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越 ，表
19、明电流越大，电流产生的热量越 。 高多我们用欧姆定律，能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？P=IUU=IRP=IU=IIR=IR在电流相同的情况下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。即：在电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。结论：分析论证 ：电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方 成正比，跟 导体的电阻 成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，探究电流产生的热量跟电流的大小、导体的电阻以及通电时间的关系，他于 1840年最终发现：焦耳定律1 内容： 电 流通 过导 体 产 生的 热 量跟电 流的二次方成正比，跟 导 体的 电 阻成正比
20、，跟通 电时间 成正比。2 公式： Q = I2Rt 焦耳（ James Prescott Joule，1818 1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。3.单位： I-安， R-欧，t-秒， Q-焦。非纯电阻电路：非纯电阻电路： W总总 Q (W总总 UIt =W外外 Q)Q = W = UIt = I2Rt根据欧姆定律 U = IR又 W = UIt，若电流做的功全部用来产生热量即 Q=W注意：焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电
21、路也可用 以下公式 来计算热量。纯电阻电路：纯电阻电路： W总总 =Q放放 =Pt=UIt= t=I2Rt【例 1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么 ?电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律 Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比 .由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多 。【例 2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为 380V，线圈的电阻为 2 ，通过线圈的电流为 10A.这台电动机正常工作时，一秒钟消
22、耗的电能为 J，产生的热量为 J。3800 200典例精析【 例 3】 一根 60的 电 阻 丝 接在 36V的 电 源上，在 5min内共产 生多少 热 量？已知：已知： R=60 U=36V t=5min求：求： Q解：通过电阻丝的电流为：解：通过电阻丝的电流为： UI=_R =36V60 =0.6A产生的热量为：产生的热量为： Q=I2Rt=(0.6A)260560s=6480J答： 5min内共 产 生的 热 量是 6480J。一 、通电导体放出的热量跟哪些因素有关当电流、导体的电阻一定时，通电时间越长，产生的热量就越多； 当电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多； 当电阻、通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 二 、 焦耳定律 Q=I2Rt
