中考物理基础知识手册章电功和电功率(1)

第十八章 电功和电功率知识网络构建()()()63J 1kW h 1 3.610J W kW 1 kW 10W W UIt Pt W UIt W P =UI t P UI ⎧⎪⎪⎪⎪⎨==⋅==⨯=⎧⎨⎩===⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎩定义计算电功的公式：国际单位制单位：焦单位换算：度用电压表、电流表和停表测量，计算公式：电能的测量用电能表测量定义计算公式：单位：瓦特、千瓦单位换算：实验原理：实验器材测量电功率的方法（实验）实验步骤实验结果分析电能电功电功率额电功和电功率定电压和额2:():36V Q I Rt ⎧⎪⎨=⎪⎩⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎧⎨⎩定功率电流的热效应内容焦耳定律公式电热的利用和防止、零线、电能表、总开电流产生的热量基本组成及作用进户线火线家庭电路生活用关、保险装置、用电器、导线用电器的连接短路家庭电路中电流过大的原因总功率过大对人体安全的电压：不高于安全用电的原则：不接触低压带电体、不靠近高压带电体触电安全用电电事故的⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎩正确处理试电笔的使用方法 高频考点透析知识能力解读（一）电能与电功1．电能：能量的一种形式。

当电流通过各种电器设备时，电能可转化为其他形式的能。

2．电流做功：电流通过用电器做功是将电能转化为其他形式的能。

如电流通过电动机做功，电能转化为机械能；电流通过电炉做功，电能转化为内能；电流通过电灯做功，电能转化为内能和光能。

因此，电流做功的过程实际就是电能转化为其他形式能量的过程。

电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。

3．电功的大小：电流在某段电路上所做的功（消耗的电能），跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间都有关，都成正比。

其计算公式是W =UIt ，该公式对任何电路都适用。

4．电能与电功的单位：在国际单位制中，电能与电功的单位都是焦，符号是J 。

1J=1V A s ⋅⋅ 。

电功在生活中的常用单位是“度”，也叫“kW h ⋅ ”，1度=6l kW h=3.610 J ⋅⨯ 。

5．电能表：测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表。

如图所示，电能表上前后两次的示数之差，就是用电器在这段时间内消耗的电能。

电能表上有几个重要的参数应该注意：“220V ”表示这个电能表应该在电压为220 V 的电路中使用；“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; “50 Hz”表示这个电能表在频率为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。

（二）电功的导出式由电功公式W UIt = 和欧姆定律公式U I R= ，可推导出公式2W I Rt = 和2U W t R =。

注意：W UIt = 适用于任何电路，而2W I Rt =和2U W t R=只适用于纯电阻电路。

（三）电热1．电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。

2．焦耳定律(1)焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量（简称为“电热”）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。

(2)焦耳定律公式：2Q I Rt = ，其中I 、R 、t 均用国际单位制中的单位，Q 的单位是J 。

对于一切电路求电热都适用。

(3)焦耳定律的推导公式：Q UIt = ，2U Q t R= ，只适用于纯电阻电路。

3．电热的利用和防止 (1)电热器电热器是利用电流的热效应来工作的加热设备。

电热器的主要部件是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的材料制成的，发热体的形状根据它的功能、用途的需要可做成线状、簪状、片状等。

(2)电热的利用电暖气片、电烙铁、电热毯、电饭锅等，都是利用电流的热效应来工作的。

这些电热器具有清洁卫生、没有环境污染、热效率高等优点，有的还可以方便地控制和调节温度。

如图所示。

(3)电热危害的防止用电器中电流过大时，可能烧坏用电器，可能加速绝缘材料老化，还可能将用电器或导线绝缘部分烧坏甚至引起火灾。

为了防止用电器使用时温度过高，人们采取了许多措施。

例如，电视机后盖的散热窗；电动机利用翼状散热片增加散热面积；计算机机箱中安有小风扇把热空气驱走；电冰箱放置时背面要与墙壁保持一定距离等。

（四）纯电阻电路和非纯电阻电路1．纯电阻电路：电流通过用电器以发热为目的。

例如：电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等。

在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，电功等于电热，即W Q = 。

2．非纯电阻电路：电流通过用电器以转化为内能以外形式的能为目的，发热不是其目的，而是不可避免的能量损失。

例如：电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。

在非纯电阻电路中，电路消耗的电能(W UIt = )可分为两部分：大部分转化为其他形式的能，一小部分不可避免地转化为电热(2 Q I Rt = )。

在这里，电功W 不再等于电热Q ，应该是W E Q =+其他。

解题方法技巧（一）怎样解答有关电能表的问题解答有关电能表的问题时注意三点：一是用电能表所示的后一次示数减去前一次示数（表盘上的最后一位数字是小数，不能把它当成整数来读），就是用电器在这段时间内消耗的电能；二是弄清每消耗1 kW ˙h 的电能，电能表转盘转多少转；三是用标定的电压乘以额定最大电流就是电能表允许接入的用电器的最大功率。

（二）关于电能（电功）的计算公式W UIt = 适用于计算任何电路消耗的电能，使用时需注意式中各物理量必须是同一段电路上的和同一段时间内的。

并注意欧姆定律、串并联电路特点的综合应用。

如把欧姆定律公式U I R= 和其变形式U IR = 代入电功的计算公式，可得到电功的两个推导公式2U W t R =和2W I Rt =，但要注意这两个公式只适用于纯电阻电路。

（三）关于电热的问题 1．焦耳定律的探究实验题解答这类问题时应明确：①这个实验探究的是电流产生的热量跟电流、电阻、通电时间的关系。

②实验中采用的方法是控制变量法，即先控制两容器中液体质量相等，当探究电流产生的热量跟电流的关系时，控制两容器中电热丝阻值相等，通电时间相等，通过两电热丝的电流不相等；当探究电流产生的热量跟电阻的关系时，控制电流和通电时间都相等，两容器中电热丝的阻值不相等。

③实验中通过观察U 形管液面的变化判定产生热量的多少，采用了转换法。

2．焦耳定律公式2Q I Rt = 的应用利用欧姆定律可将焦耳定律公式变换为：Q UIt = 或2U Q t R= 。

必须注意：欧姆定律只对纯电阻电路才成立，故Q UIt =和2U Q t R=只适用于家用电炉、电烙铁、电灯等可以看成纯电阻电路的用电器。

在焦耳定律的运用中，对以上三个不同形式的公式，应该针对具体问题的条件选择使用。

例如，当几个电阻串联，因为流经各电阻的电流都相等，若通电时间也相等，根据公式2Q I Rt =可知，电阻产生的热量与电阻R 成正比；当几个电阻并联时，各电阻两端的电压都相等，若通电时间也相等，根据2U Q t R=可知，电阻产生的热量与电阻R 成反比。

跨越思维误区电热公式的应用易出错我们有时候误以为电流通过导体产生热量的过程中，电能会全部转化为内能而错用公式2U Q Pt UIt t R===。

实际上电流通过用电器时，消耗的电能不一定全部转化为内能，即电流做的功不一定全部用来产生热量。

导出公式2U Q Pt UIt t R===只适用于电能全部转化为内能的电路（纯电阻电路），公式2Q I Rt =适用于任何电路。

物理思想方法控制变量法焦耳定律的公式为2Q I Rt =，要研究电热Q 与电阻R 的关系，就要保持电流I 和通电时间￡都相同；要研究电热Q 与电流I 的关系，就要控制电阻R 和通电时间t 都相同。

这种研究问题的方法叫控制变量法。

中考考点链接（一）中考考点解读本讲在中考中的难点是探究焦耳定律，重点是电能表、焦耳定律及其在生产和生活中的实际应用。

题目类型多以选择题、填空题、探究性实验题、综合性计算题等形式呈现。

（二）中考典题剖析1．电能表的读数与电费的计算 2．电能的计算第二讲 电功率 知识能力解读（一）电功率1．电功率的定义：电功率是描述电流做功快慢的物理量，电功率等于电功与时间之比。

2．电功率的计算公式(1)定义式（根据定义得到的公式）：WP t=。

(2)常用公式：W UIt P UI P UI t t ⎛⎫==== ⎪⎝⎭。

(3)推导公式：22U P I R R==（只适用于纯电阻电路）。

3．电功率的单位：国际单位制单位是W ，常用单位是kW 。

1W=1V ˙A ，1 kW=1000 W 。

4．“千瓦时”的来历：1 kW ˙h 表示电功率是1 kW 的用电器用电1h 所消耗的电能，即1kW 1h=1kW h W Pt ==⨯⋅。

它与‘‘J”的换算关系：361kW h 1kW 1h 10W 3600s 3.610J ⋅=⨯=⨯=⨯ 。

（二）额定电压和额定功率1．额定电压：用电器正常工作时的电压，或用电器上标明的电压（如图所示），常用U 额 来表示。

用电器两端电压低于额定电压时，用电器不能正常工作；高于额定电压时，用电器易被烧坏。

2．额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率，用P 额 来表示。

用电器上所标出的功率一般为额定功率。

（三）实际电压和实际功率1．实际电压：用电器实际工作时的电压，常用U 实 来表示。

2．实际功率：用电器实际消耗的电功率，常用P 实 来表示。

说明：每个用电器的额定电压值和额定功率值只有一个，而实际电压和实际功率可以有无数个。

额定电压和额定功率与实际电压和实际功率的关系如下表。

1．电路中（不论是串联电路还是并联电路）所有用电器的总功率都等于各用电器的电功率之和，即12P P P =++总。

2．对于同一用电器而言，它在不同电压下的电功率之比，等于它相应的电压的二次方之比，即211222P U P U = 。

3．由公式2U P R=额额 得2U R P =额额可知，额定电压相同，额定功率不同的用电器，额定功率越大，它本身的电阻就越小；额定功率越小，它本身的电阻就越大。

4．额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡并联在同一电路中，额定功率小的灯泡的实际功率小，其亮度较小；额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡串联在同一电路中，额定功率小的灯泡的实际功率大，其亮度较大。

（五）伏安法测小灯泡的电功率1．实验原理：P=UI。

2．实验器材：电源、开关、导线若干、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。

3．实验电路图：如图所示。