第十五讲 电功率 第一节 电能 电功率 焦耳定律

第十五讲 电功率第一节 电能电功率焦耳定律知识回顾考点梳理考点一电能电功1. 电能的单位国际单位：①______，符号是J ；常用单位：②_______，也叫做度，符号是kW ·h ； 单位换算：1度＝1 kW ·h ＝③_________J 。

2. 电能的计量(1)用电器在一段时间内消耗的电能，可以通过④________计量出来。

(2)电能表参数如下：3. 利用电能表计算电路(1)计量方法：电能表结束和起始时的示数之⑤____即为这段时间内用电的度数。

(2)转盘式电能表：电能表转盘转n 转，电流做的功为W ＝N n×3.6×106 J ；用电器的实际功率为tW P =×3.6×106 W 。

n 是电能表的实际转数，N 为电能表常数，如：3000 r/(kW ·h)。

(3)频闪式电能表：电能表指示灯闪烁n 次，电流做的功为W ＝N n×3.6×106 J ；用电器的实际功率为tWP =×3.6×106 W 。

n 是电能表的实际闪烁次数，N 为电能表常数。

4. 电功(1)定义：电流通过某段导体所做的功叫做电功，电流做功的过程就是将电能转化成为其他形式的能的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少⑥____，即电功是多少，用符号⑦____表示。

(2)单位：焦耳(J)。

(3)计算公式：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=。

表示电功，单位是或表示时间，单位是表示电流，单位是表示电压，单位是J h;s A;V;W t I U UIt W推导式：①Rt I It IR UIt W 2=⋅==；②t R U t R U U UIt W 2=⋅⋅==。

(4)做功多少的影响因素：电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。

加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功越多。

考点二电功率1. 电功率(1)意义：表示电流做功的⑧______，用符号P 表示。

(2)定义：电流在某段时间内的⑨_____与⑩_____的比值。

单位是瓦特，符号是W 。

比瓦更大的单位是千瓦(kW)，比瓦更小的单位是毫瓦(mW)。

(3)定义式：⎪⎩⎪⎨⎧=。

表示功率，单位是；位是表示做功所用时间，单；表示功，单位是W s J P t W t W P 变形公式：①求功：Pt W =；②求时间：P Wt =。

推导式：①UI t UIt t W P ===;②;2R I I IR UI P =⋅==③RU R U U UI P 2=⋅==。

(4)电功率的单位国际单位：瓦特(W)； 常用单位：千瓦(kW)； 单位换算：1 kW ＝103W 。

常考的电功率：1.家用空调的电功率约为1000 W ，电吹风机的电功率约为500 W ，洗衣机的电功率约为300 W ，台式电脑的电功率约为200 W ，液晶电视机的电功率约为100 W ，日光灯的电功率约为40 W 。

2. “千瓦时”的来历：P 和t 的单位分别用千瓦、小时，那么它们相乘之后，就得到电能的另一个单位—千瓦时(度)。

1千瓦时可以看作电功率为1 kW 的用电器使用1 h 所消耗的电能。

3. 额定电压 额定功率(1)在不同的电压下，同一个用电器的电功率不一样大；用电器实际的电功率随着它两端的电压的改变而改变。

(2)定义额定电压:用电器⑪______________的电压。

额定电功率:用电器⑫___________________的电功率。

实际电功率:用电器⑬__________________的电功率。

知识拓展：额定功率与实际功率： (1)灯的亮度是由实际功率决定的，只有在正常发光下，灯的实际功率才会与额定功率相等，实际功率越大，灯越亮，已知灯的额定功率比较(计算)实际功率：额额实实额实额实P U UP RU R U P P R U P ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⇒=⇒=2222。

对于同一只灯而言(不考虑灯的电阻变化)，其功率与两端电压的平方成正比。

(2)额定功率与实际功率的关系(3)灯泡上标有“220V 25 W ”的含义是⑭____________________。

(4)实际电压与额定电压的关系我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压，只有在⑮______电压下用电器才能正常工作。

实际电压偏低，用电器的电功率低，⑯________正常工作；实际电压偏高，有可能⑰________用电器。

考点三焦耳定律 1. 电流的热效应(1)定义：电流通过导体时⑱____能转化为⑲____能，这种现象叫做电流的热效应。

(2)影响因素：电流越大，电阻越大，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。

2. 焦耳定律(1)定义：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成⑳________，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

(2)公式：Rt I Q 2=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧Ω。

量，单位是表示通电导体产生的热；表示通电时间，单位是；是表示导体的电阻，单位；，单位是表示通过用电器的电流J s A Q t R I3. 电热的利用与防止(1)利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器。

(2)防止：散热窗、散热片、散热孔、电脑的微型风扇。

重点难点突破命题点一电能表的读数及相关计算例1 小明学习了电能表的知识后，回到家里观察电能表的示数是300.3kW ·h ，过一段时间以后，小明家电能表的示数如图所示，则小明家这段时间消耗的电能是______kW ·h ；若小明只让家中一个用电器工作，观察到1 min 电能表的转盘转了30转，则该用电器的功率是________W 。

【解析】小明家共消耗的电能为318.5 kW ·h －300.3 kW ·h ＝18.2 kW ·h ；电能表转盘转了30转，用电器消耗的电能W ＝1500130⨯kW ·h ＝0.02 kW ·h ；用电器的功率1200W kW 2.1h 601kW 穐02.0====t W P 。

【答案】18.2 1200考向训练1 如图所示，关于这个电能表，下列叙述正确的是 ( )A. 电能表是测量电功率的仪表B. 220 V 表示电能表应该接在220 V 的电路中使用C. 电能表的示数是9 716 kW ·hD. 2500 r/kW ·h 表示电能表的转盘每转1转，消耗的电能是2500kW ·h命题点二电能、电功计算例2如图所示，定值电阻的阻值不变，电源由2节新干电池串联而成，开关闭合后，电流表的示数为0.3 A ；若将电源改为3节新干电池，闭合开关后，电路工作20 s ，电流做功________J 。

【解析】电源由2节新干电池串联，则电源电压U ＝2×1.5＝3.0 V ，由R U I =得，Ω===10A3.0V 3I U R ，当电源改成3节新干电池，电源电压U ′＝3×1.5 V ＝4.5 V ，此时电路中的电流A 45.010V5.4=Ω='='R U I ，则电流做功：W ＝U ′I ′t ＝4.5 V ×0.45 A ×20＝40.5 J 。

【答案】40.5考向训练2 一台电动机正常工作时，两端的电压为220 V ，通过线圈的电流为10 A ，若此线圈的电阻为2 Ω，那么这台电动机正常工作2 min 消耗的电能是__________J 。

命题点三电功率相关计算类型1 电路图类相关计算例3 在如图所示的电路中，灯泡L 上标有“6 V 3 W ”字样，当只闭合开关S 1时，灯泡L 恰能正常发光，电阻R 1的功率为P 1，当只闭合开关S 2时，电流表的示数为0.3 A ，电阻R 2的功率为P 2，已知P 1∶P 2＝20∶9，不考虑温度对灯丝电阻的影响, 则电阻R 1与R 2的比值为________。

【解析】当只闭合开关S 1时，灯泡L 与电阻R 1串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，所以，由UI P =可得，电路中的电流：A 5.0V6W 31===L L U P I ，当只闭合开关S 2时，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流I 2＝0.3 A ，由P ＝I 2R 可得，R 1与R 2的功率之比：()()9200.3A A 5.021222122122212121=⨯=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==R R R R I I R I R I P P ，解得5421=R R 。

【答案】4∶5考向训练3 如图所示，当开关S 闭合后，电流表和的示数之比为3∶2，则R 1和R 2的阻值之比为________，R 1和R 2消耗的电功率之比为________。

类型2 图像类相关计算例4 小灯泡L 的额定电压为6 V ，小明通过实验测得其电流随电压变化的曲线如图．由图可知，当小灯泡L 正常发光时，通过其灯丝的电流是________A ；通过调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为3 V ，则此时小灯泡L 消耗的实际功率为______ W 。

【解析】本题考查电功率的知识和从图像中获取信息的能力。

当小灯泡两端的电压为额定电压6 V 时，L 正常发光，由题图可知，此时通过小灯泡的电流为0.6 A ；当小灯泡两端的电压为3 V 时，实际电流为0.5 A ，实际功率P 实＝U 实I 实＝3 V ×0.5 A ＝1.5 W 。

【答案】0.6 1.5 类型3 铭牌类相关计算例5 灯泡L 1上分别标有“6 V 3 W ”字样，灯泡L2上标有“6 V 6 W ”字样，灯丝电阻不变。

请回答下列问题：(1)根据P ＝____知灯泡L 2正常工作的电流____A ； (2)根据P ＝______知灯泡L 2的电阻为______Ω；(3)根据P ＝________知灯泡L 1正常工作1 min 消耗的电能为________J ；(4)根据额额实实P U U P 2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=知灯泡L 1两端的实际电压为3 V 时，灯泡L 1的实际功率为________W 。

【答案】(1)UI 1 (2)R U 2 6 (3)tW180 (4)0.75命题点四额定功率和实际功率例6 如图所示，将标有“8 V 4 W ”的灯泡L 1和“4 V 4 W ”的灯泡L2并联后，接在4 V 的电源上(设灯丝电阻不变)，则 ( )A. 两灯的实际功率之和等于6 WB. 两灯的实际功率之和小于6 WC. 灯泡L 1比灯泡L 2亮D. 两灯一样亮【解析】灯泡L 1的实际功率W 48V V 422⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=额额实实P U U P ＝1 W ，灯泡L 2的实际电压与额定电压相等，所以实际功率与额定功率也相等，即P 实2＝4 W ，因此灯泡L 2比灯泡L 1亮，两灯功率之和为5 W ，A 错误，B正确；两灯并联后，灯泡L 1的实际功率为1 W ，灯泡L 2的实际功率为4 W ，所以灯泡L 2比灯泡L 1亮，C 、D 错误。