电功、电功率 北师大版

电功、电功率
一. 本周教学内容：
第13章：电功、电功率
知识要点：
1. 电功（W）
（1）电功概念，电路中电流做的功；
（2）电功和电能；
（3）电功的计算和单位
电功公式：W UIt
=
电功的单位：
国：1焦耳（J）＝1伏·安·秒（VAS）
常：1千瓦时（kWh）
换算关系：
1千瓦时（kWh）＝36106
.⨯焦（J）
（4）电功的测量––––电能表
2. 电功率（P）表示电流做功快慢的物理量
（1）定义：电流在单位时间里电流做的功
定义式：P
W
t =
测量式：P U I
=
电功率的单位：
国：1瓦（W）＝1焦/秒（J/s）
常：千瓦（kW），毫瓦（mw）
（2）额定功率和实际功率
用电器正常工作的电压叫额定电压，在额定电压下工作的电功率叫额定功率（3）测定小灯泡的电功率
实验原理：P U I
L L
=
实验电路：
【典型例题】
例1. 如图所示，U＝6伏，R
1
6
=欧，R
2
18
=欧，求5分钟内电流通过它们做了多少电功？总电功
多大？
分析与解：方法1：按下列步骤计算
①对R 1运用的欧姆定律I U R 11661=
==伏欧安 ②对R 2运用欧姆定律 I U R 2261813
===伏欧安 ③电流通过R 1和R 2做的功
W UI t 11613001800==⨯⨯=伏安秒焦 W UI t 22613300600==⨯
⨯=伏安秒焦 ④电流做的总电功
W W W =+=+=1218006002400焦焦焦
方法2：
①求出并联电路的总电阻 1111611829
12R R R =+=+=欧欧欧 R =45.欧
②对总电路运用欧姆定律 I U R ===64543
伏欧安. ③电流做的总电功 W UIt ==⨯
⨯=6433002400伏安秒焦
例2. 一个电热器接在220伏电路上，工作1分钟，电流做功3000焦，若将它接到110伏的电路上（设电热器电阻不变），工作4分钟，则有_________焦的电能转化为内能。

分析与解：本题考查电流做功的实质及电阻不变时电功与电压、通电时间的关系
由W UIt =和I U R
=可推导出以下公式： W U R
t I Rt ==2
2 请特别注意：只有当电能仅仅转化为内能时上式才成立，若有电能转化为机械能、化学能等则不能用
上式计算电功。

由上式知，当电阻不变时，电功与电压的平方、通电时间成正比，就可用比例法迅速求解。

解：由W U R
t =2
得W W U t U t 2122
212122*********==⨯⨯=()()伏分钟伏分钟
W W 213000==焦
例3. 1度电可以供“PZ 220－40”的一盏白炽电灯正常工作多长时间？
分析：“1度电”即告诉了消耗的电能；“正常工作”即告诉了电灯消耗的电功率。

解法一：W ==⨯136106度焦. t W P ==⨯3610406.焦瓦
=⨯=910254秒小时 解法二：
P ==40004瓦千瓦. t W P ===100425千瓦时千瓦
小时.
例4. 把两只“220V ，60W ”的灯泡串联后，接在220伏电路两端，则两灯实际总功率为（ ）
A. 60瓦
B. 30瓦
C. 120瓦
D. 15瓦
分析与解：两灯电阻相同均为R U P =
=额额伏瓦2222060()，串联在220伏电路中，每盏灯两端电压为110伏，每盏灯的实际功率为： P U U P 实实额额伏伏瓦瓦瓦=⋅=⨯=⨯=()()221102206014
6015 两盏灯的实际总功率为30瓦。

例5. 甲灯标有“36V 、40W ”，乙灯标有“110V 、40W ”，丙灯标有“220V 、40W ”，当它们均正常工作时（ ）
A. 甲灯中的电流最大，所以甲灯最亮
B. 丙灯两端的电压最高，丙灯最亮
C. 三盏灯的灯丝电阻相同，亮度相同
D. 甲、乙、丙三盏功率相同，亮度相同
分析与解：灯泡明亮程度是由灯泡的实际功率决定的，由于P U I =，当电功率一定时，电压越高，电流也就越小。

故A 选项中甲灯中的电流最大，但正常工作时消耗的电功率为40W ，与乙、丙灯电功率相同，亮度应该是一样的。

B 选项中的丙灯两端的电压虽然最高，但正常工作时消耗的电功率仍为40W ，亮度也应
是一样的。

C选项中由R
U
P
=
2
知三盏灯的电阻并不相同，同时电阻的大小也不能决定灯泡的明亮程度。

故
本题正确的选项是D。

例6. 有一个“6V 3W”的小电灯，用8伏的电源做实验，测定小电灯的额定功率，所选滑动变阻器的最大阻值不得小于多少欧？
分析：为了测定小电灯两端的额定功率，应使小电灯两端电压为额定电压，那么滑动变阻器必须分压U U
源额
-
解：滑动变阻器应分电压
U U U 分源额伏伏伏
=-=-=
862小电灯正常工作电流
I
P
U
===
额
额
瓦
伏
安
3
6
05.
滑动变阻器接入电路的电阻
R U I
分
分
伏
安
欧===
2
05
4
.
答：滑动变阻器的最大阻值不得小于4欧。

（由于滑动变阻器跟小电灯串联，电压的分配跟电阻成正比，如果滑动变阻器接入电路的电阻小于4欧，小电灯两端的电压就会大于4伏）
例7. 如图所示为接在家庭电路里的单相电度表，其额定电压为_________伏，若安装时此表示数为零，则从安装电表后到现在为止，用电器已消耗了_______焦电能，电度表转盘已转了_________圈。

若测得转盘在12分钟内转动60圈，则所接用电器总功率为_____瓦。

分析与解答：题目中有诸多问题，但已知条件只有一个单相电度表的实物图，需要从这个图入手进行深入分析。

将图所提供的信息转化为对求解各问题有用的已知条件，这是解决问题的关键。

图中自上至下逐行所给出的信息分别是：“kWh”––––示数的单位，即千瓦时；“00200”––––目前已做的电功数值；“单相电度表”–––––仪表名称，“220V、2.5A”––––此表额定工作参数；“3000R/kWh”––––每消耗1kWh的电功转盘转动的圈数；至此，本题已转化为一道已知上述有关条件的一般性物理题了，再根据有关规律进行求解也就不难了。

由表的额定工作参数可知，该表的额定电压为220伏。

由表的单位和示数窗口的示数可知，自安装新表后到现在为止用电器所消耗的电能为：
W ==⨯⨯=⨯2002001000360072107...千瓦时瓦秒焦
又因每消耗1kWh 电功，转盘转动3000圈，所以电度表转盘已转过
n =⨯=⨯20030006104./千瓦时圈千瓦时圈。

若在t ==⨯=121260720分钟秒秒内，转盘转动60圈，则据P W t
=得用电器总功率为： P ==603000720100圈
圈千瓦时秒瓦/。