初中物理电功率重难点知识与电路图解题步骤

初中物理电功率重难点知识与电路图解题步骤
电能
电功
定义：电流所做的功叫电功。

电功的符号是W
单位：焦耳（焦，J）。

电功的常用单位是度，即千瓦时（kW·h）。

1kW·h＝3.6×106J 电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。

公式：
公式中的物理量
W——电能——焦耳（J）
U——电压——伏特（V）
I——电流——安培（A）
t——时间——秒（s）
R——电阻——欧姆（Ω）
Q——电荷量——库伦（C）
P——功率——瓦特（W）
电能表
测量电功的仪表是电能表（也叫电度表）。

下图是一种电能表的表盘。

表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是小数，即1234.5 kW·h。

用电能表月底的读数减去月初的读数，就表示这个月所消耗的电能。

“220 V”表示这个电能表的额定电压是220V，应该在220V的电路中使用。

“10（20 A）”表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20 A。

“50 Hz”表示这个电能表在50 Hz的交流电中使用；
“600 revs/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的表盘转过600转。

根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时，可以列比例式：
串并联电路电功特点
①在串联电路和并联电路中，电流所做的总功等于各用电器电功之和；
②串联电路中，各用电器的电功与其电阻成正比，即W1/W2=R1/R2；
③并联电路中，各用电器的电功与其电阻成反比，即W1/W2=R2/R1（各支路通电时间都相同）。

电功率
电功率
定义：电流在1秒内所做的功叫电功率。

意义：表示消耗电能的快慢。

符号：P
单位：瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW），1kW＝103W
电功率的定义式：P=W/t W=Pt t=W/P
第一种单位：
P——电功率——瓦特（W）；
W——电功——焦耳（J）；
t——通电时间——秒（s）。

第二种单位：
P——电功率——千瓦（kW）；
W——电功——千瓦时（kW·h）；
t——通电时间——小时（h）。

电功率的计算式：
P——电功率——瓦特（W）；
U——电压——伏特（V）；
I——电流——安培（A）；
R——电阻——欧姆（Ω）。

串并联电路电功率特点
④在串联电路和并联电路中，总功率等于各用电器电功率之和；
⑤串联电路中，各用电器的电功率与其电阻成正比，即P1/P2=R1/R2
⑥并联电路中，各用电器的电功率与其电阻成反比，即P1/P2=R2/R1。

用电器的额定功率和实际功率
额定电压：用电器正常工作时的电压叫额定电压。

额定功率：用电器在额定电压下的功率叫额定功率。

额定电流：用电器在正常工作时的电流叫额定电流。

用电器实际工作时的三种情况：
①U实<U额P实<P额——用电器不能正常工作。

（如果是灯泡，则表现为灯光发暗，灯丝发红）；
②U实>U额P实>P额——用电器不能正常工作，有可能烧坏。

（如果是灯泡，则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝）；
③U实=U额P实=P额——用电器正常工作。

电灯泡上的“PZ220 25”表示额定电压是220V，额定功率是25W。

灯泡的亮度是由其所消耗的实际电功率决定的，与额定电压和额定功率无关。

额定电压相同，额定功率不同的灯泡，灯丝越粗，功率越大。

将这两个灯泡串联，额定功率大的，实际功率小；将这两个灯泡并联，额定功率大的，实际功率大。

串并联电路P实与R大小的关系
实验原理：P=UI
实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。

实验电路图：
实验步骤：
①按电路图连接实物。

②检查无误后，闭合开关。

移动滑片，使小灯泡在额定电压下发光，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。

③调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

④调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压小于额定电压，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

实验表格：
注意事项：
①接通电源前应将开关处于断开状态，将滑动变阻器的阻值调到最大；
②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程；
③滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压和通过的电流；保护电路；
④不需要计算电功率的平均值。

焦耳定律及其应用
电流通过导体时电能转化成热（电能转化为内能），这个现象叫做电流的热效应。

焦耳定律：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。

（英国物理学家焦耳）
定义式：
导出式：
Q——热量——焦耳（J）；
I——电流——安培（A）；
R——电阻——欧姆（Ω）；
t——通电时间——秒（s）；
P——电功率——瓦特（W）；
U——电压——伏特（V）。

有关焦耳定律的注意事项：
对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q＝W），这时以下公式均成立Q=UIt Q=(U2/R)t(2为平方) Q=Pt；
对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。

求Q时只能用Q＝I 2 Rt
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。

防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。

串并联电路电功特点
①在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即Q1/Q2=R1/R2;
③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即Q1/Q2=R2/R1（各支路通电时间都相同）。

初中物理电路图解题原则步骤
0 1
电路简化的基本原则
初中物理电学中的复杂电路可以通过如下原则进行简化：
☀第一：不计导线电阻，认定R线≈0。

有电流流过的导线两端电压为零，断开时开关两端可以测得电压（电路中没有其他断点）。

☀第二：开关闭合时等效于一根导线；开关断开时等效于断路，可从电路两节点间去掉。

开关闭合有电流流过时，开关两端电压为零，断开时开关两端可以测得电压（电路中没有其他断点）。

☀第三：电流表内阻很小，在分析电路的连接方式时，有电流表的地方可看作一根导线。

☀第四：电压表内阻很大，在分析电路的连接方式时，有电压表的地方可视作断路，从电路两节点间去掉．
☀第五：用电器(电阻)短路：用电器(电阻)和导线(开关、电流表)并联时，用电器中无电流通过(如下图示)，可以把用电器从电路的两节点间拆除(去掉)。

☀第六：滑动变阻器Pa段被导线（金属杆）短接不工作，去掉Pa段后，下图a变为图b。

☀第七：根据串、并联电路电流和电压规律“串联分压、并联分流”分析总电流、总电压和分电流、分电压的关系。

☀第八：电流表和哪个用电器串联就测哪个用电器的电流，电压表和哪个用电器并联就测哪个用电器的电压。

判断电压表所测量的电压可用滑移法和去源法。

☀第九：电压表原则上要求并联在电路中，单独测量电源电压时，可直接在电源两端。

一般情况下，如果电压表串联在电路中，测得的电压是电源两端电压（具体情况见笔记）。

电流表直接接在电源两端会被烧坏，且让电源短路，烧坏电源。

☀第十：如果导线上（节点之间）没有用电器（开关，电流表除外），那么导线上的各点可以看做是一个点，可以任意合并、分开、增减。

（此法又称节点法）例如：
0 2
电路简化步骤
☀第一步：按照题目要求将断开的开关去掉，将闭合的开关变成导线。

☀第二步：将电流表变成导线（视具体情况也可保留）。

☀第三步：去掉电压表。

☀第四步：合并(或者换位）导线上的节点。

（此步骤在电路中用电器比较多，且相互纠结时，采用）
☀第五步：画出等效电路图，判断各用电器是串联还是并联。

☀第六步：在原电路中利用原则七、八判断电流表和电压表各测量哪个用电器的电流和电压。

☀第七步：将电压表和电流表添加到等效电路图中，分析各电流表和电压表示数之间的关系。

（利用原则七）
0 3
经典例题选讲
☀例1：在如下电路图中，开关S闭合后，电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是1V,如果A2的示数是0.2A,那么A1的示数是多少？试求两只灯泡两端的电压。

分析：第一步：将开关变成导线；
第二步：将电流表变成导线；
第三步将电压表去掉。

第四步（略）
第五步：判断用电器连接方式
很显然，电路中两个灯泡是串联的。

第六步：根据原则四，知道电压表V2处断开，所以没有电流从A1流过，示数为零；根据滑移法知道V1和电源并联，测电源两端电压。

V2和L2并联，测L2两端电压。

第七步：等效电路图如下：
根据等效电路图,可知所求I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
☀例2 ：如图示，开关s闭合后下列各电压表示数的关系是，各电流表示数之间的关系是___。

分析：第一步：把开关变成导线；
第二步：把电流表变成导线；
第三步：去掉电压表；第四步（略）；
第五步：判断各用电器的连接方式：
第六步：根据原则七和原则八以及滑移法或去源法判断电流表和电压表各自所测量的对象。

①在原电路中，去掉电压表，可以发现电流表A1和A2都与灯泡串联，所以电流表示数相等；
②用滑移法可以判断出V1测L1两端的电压，V2测电源两端的电压；V3测L2两端的电压。

第七步：等效电路图如下
☀例3 : 电路开关闭合后，v1、v2、v3的示数分别是8V、9V、4V，则L1、L2、L3两端的电压各是多少
所求的电压关系式为：U2=U1+U3 I1=I2
解：根据“十原则，七步骤”可以得到该电路的等效电路图如下：
从等效图可以得到如下方程组：
UL1+UL2=8V
UL2+UL3=9V
UL3=4V
解得：UL1=3v UL2=5v UL3=4V
☀例4：如图所示，已知两只灯泡L1和L2是串联的，则在①、②和③三个电表中（电流表或电压表）判断正确的是( )
A. ①是电流表，②和③是电压表；
B. ①和③是电压表，②是电流表；
C. ①和②是电流表，③是电压表；
D. ①②和③都是电流表
分析：本题可用排除法解答。

将A答案的各表填入
三个位置中，根据“十原则，七步骤”电路图简化为：
很明显,不符合题意。

将B答案各表填入图中，电路可简化为：
这种填法符合题意。

把C答案各表填入电路中，电路L1被断路，简化后的电路图和A答案相同，不合题意。

把D答案各表填入图中，电源短路，两个灯泡没有电流流过，不合题意。

所以选择答案B。