电功和电功率

2
J.
(2)电风扇不转动，相当于纯电阻，由欧姆定律得 U＝ I′ R， U 220 ∴ I′＝ ＝ A＝ 110 A. 2 R U2 2202 实际消耗的电功率 P′＝ ＝ W＝ 24200 W. 2 R 由于 电风扇实 际消耗的 电功率远 大于其额 定功 率，且电能全部转化为热能，故电风扇将被烧坏．
例3
【自主解答】
(1)电风扇正常运转，消耗的功率 P 3 为额定功率 P＝ UI，∴I＝ ＝ A≈0.27 A， U 11 由能量守恒定律得：W＝ Q＋ E，Pt＝I2Rt＋ E， 3 2 ∴ E＝ Pt－ I Rt＝ 60×1－ 11 × 2×1 J ＝ 59.85 自由电荷在电场力
的作用下发生定向移动而形成电流 _____ ，此过程中
电场力对自由电荷做功．在一段电路中电场力所
做的功，就是我们常说的电流做的功 ，简称电
功． UIt 2．公式：W＝_______. 3．单位：______ J 焦耳 ，符号：____.
例2
图14－5－3
A．L2的额定功率为99 W B．L2的实际功率为17 W C．L2的实际功率比L3的实际功率小17 W D．L2的实际功率比L3的实际功率小82 W
【解析】 由L2的伏安特性曲线可得，在额定电 压220 V时的电流为0.45 A，则L2的额定功率为P 额＝U额I额＝99 W，所以选项A正确；图示电路为 L1和L2串联再与L3并联，所以L1和L2串联后两端 的总电压为220 V，那么流过L1和L2的电流及两灯 的电压满足I1＝I2，U1＋U2＝220 V，由于L1和L2 的U－I图线可知，I1＝I2＝0.25 A，U1＝152 V， U2＝68 V，故灯L2的实际功率P2＝I2U2＝17 W， 故选项B正确；由于L3两端的电压为220 V，故P3 ＝P额＝99 W，则P3－P2＝82 W，故选项C错D对， 所以正确选项为A、B、D. 【答案】 ABD
第五节
电功和电功率
上蔡二高 高二物理组 郑红心
目标概览
学习目标：1.理解电功的概念，知道电功是指电 场力对自由电荷所做的功，掌握电功的公式，能 利用公式进行有关的计算． 2．理解电功率的概念和公式，能用公式进行有关 的计算． 3．知道电功率和热功率的区别和联系． 4．知道电场力对自由电荷做功的过程是电能转化 为其他形式能的过程． 重点难点：1.电功、电功率和热功率的概念的理 解及有关计算． 2．电路中的能量转化关系，电功和电热的联系和 区别．
U2 2 法二：由 P＝ ，可知 R 一定时，P∝U ， R 1 所以 U＝110 V＝ U 额时，P＝P 额/4＝10 W. 2
【答案】
【点评】
BD
在不考虑温度对电阻的影响情况下，
用电器的阻值是不变的，这常是题中隐含条件．
变式训练1 一盏电灯直接接在电压恒定的电源上， 其功率是 100 W．若将这盏灯先接一段很长的导 线后，再接在同一电源上，此时导线损失的电功 率是9 W，那么此电灯的实际功率将( ) A．等于91 W B．小于91 W C．大于91 W D．无法确定
变式训练3
图14－5－5 如图14－5－5所示，用直流电动机提升重物，重 物的质量等于50 kg，电源提供的电压等于110 V， 不计各处摩擦．当电动机以v＝0.90 m/s的恒定速 度向上提升重物时，电路中的电流是5 A，则电动 机线圈的内阻多大？(g取10 m/s2)
解析：欲求线圈的电阻，据 Pr ＝ I2r ，只要求出 Pr 即可； 欲求Pr，据P入＝P出＋Pr，只要求出 P入和P出即可； 又知P入＝IU，P出＝Fv，F＝mg.所以有： P出＝Fv＝mgv＝50×10×0.90 W＝450 W P入＝IU＝5×110 W＝550 W 所以，Pr＝P入－P出＝(550－450) W＝100 W 据Pr＝I2r，有r＝Pr/I2＝100/25 Ω＝4 Ω. 答案：4 Ω
二、电功率 1．定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的 比值 ____叫做电功率． W 2．公式：P＝_____. t W 瓦 ，符号：____. 3．单位：____ 三、焦耳定律 1 ．内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的 平方 、导体的电阻和通电时间成正比 _____ _____． I2Rt . 2．公式：Q＝______
四、热功率
1．定义：单位时间内发热的功率称为热功率．
2．公式：P＝I2R.
五、电功和电热的关系
等于 电热，在非纯电阻电 在纯电阻电路中电功____
路中电功_____ 大于 电热．
核心要点突破
一、电流做功的实质
图14－5－1 导体中要有电流，两端必须加一定电压．如图 14 －5－1所示，设电压为U时电流为I，则在t时间内 通过导体任一截面的电荷量 q＝It，所以电场力做 功W＝qU＝UIt.
解析：选 B.电源电压恒定，长导线的电阻不能忽 略．当灯泡与导线串联后，总电阻增大，此时电 源提供的功率减小，也就是说灯泡和导线消耗的 总功率小于 100 W， 而此时导线消耗的电功率为 9 W，所以灯泡消耗的电功率小于 91 W.
电路中电功率的分析和计算 (2011年河南许昌模拟)额定电压均为220 V 的白炽灯L1和L2的U－I特性曲线如图14－5－3甲 所示，现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如 图乙所示电路接入220 V电路中，则下列说法正确 的是( )
变式训练2
图14－5－4 如图14－ 5－4所示电路中，三个相同的灯泡额定 功率都是40 W，在不损坏灯泡的情况下，这三个 灯泡消耗的总功率最大不应超过( ) A．40 W B．60 W C．80 W D．120 W
解析：选 B.依题意，设 L3 灯正常发光时的电流为 I0 I0， 则 L1 和 L2 的电流此时则为 ， 由 P＝ I2R 知这 2 个支路总功率最大不超过 3 3 ＝ P0＝ × 40 W＝ 60 W. 2 2 I0 2 I0 2 2 P＝ I0R＋ ( ) R＋ ( ) R 2 2
还是非纯电阻电路，找出能量转化的途径，即通
过电流做功把电能转化成了哪几种能量 .
(2)不论是哪种电路，电功UIt、电热I2Rt都是对的，
只不过在纯电阻电路中可以用欧姆定律变形使用，
在非纯电阻电路中欧姆定律不适用，不能变形使
用．
三、额定功率与实际功率 额定功率是指用电器在正常工作时的功率；当用 电器两端的电压达到额定电压或电流达到额定电 流时，用电器消耗的功率达到额定功率； P额、I额、 U额三个有一个达到额定值，则另外两个也为额定 值． 用电器在实际使用时，若加在它上面的实际电压 不等于额定电压，那么它消耗的实际功率就不等 于额定功率．
本部分内容讲解结束
谢谢指导
【 答 案 】 (1)0.27 A 59.85 J (2)110 A 24200 W 电风扇被烧坏 【点评】 (1)解决电动机问题注意分两种情况： ①当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总 功率、输出功率和热功率． ②当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于 一个纯电阻电路． (2)电动机是非纯电阻电路，要注意区分电功率和 电热功率，电功率用P总＝UI计算，热功率P热＝ I2R，机械功率P机＝P总－P热．
课堂互动讲练
额定功率与实际功率 不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V,40 W”的灯泡，下列说法正确的是( ) A．接在110 V的电路上时的功率为20 W B．接在110 V的电路上时的功率为10 W C．接在440 V的电路上时的功率为160 W D．接在220 V的电路上时的功率为40 W
例1
U2 额 【解析】 法一：由 P 额 ＝ R 2202 得灯泡的电阻：R＝ Ω＝ 1210 Ω. 40 U2 1102 所以电压为 110 V 时，P＝ ＝ W＝10 W 1210 R A 项错，B 项对． 电压为 440 V 时，超过灯泡的额定电压一倍，故 灯泡烧坏，C 项错． 电压为 220 V 时，P＝40 W， D 项对．
电场力做正功对应电势能减少，所以W＝UIt的意 义为消耗电能的值．也就是说，电流通过用电器 做功的过程，实际上是电能转化为其他形式的能 的过程；如图14－5－2所示，表示了电流做功时 的能量转化情况．
图14－5－2
二、纯电阻电路与非纯电阻电路中的电功和电热
特别提醒：(1)首先分清研究的电路是纯电阻电路
有关电动机的计算 (2011年哈尔滨高二检测)一台电风扇的额 定功率为60 W，内电阻为2 Ω，把它接在220 V的 电压下正常运转，求： (1)电风扇正常运转时，通过它的电流多大？每秒 钟有多少电能转化为机械能？ (2)若接上电源后，电风扇因故不能转动，这时通 过它的电流多大？电风扇实际消耗的电功率多大？ 此时会发生什么问题？