电功、电热及电功率的计算

电热水壶
型号：91440
电压：220V 频率：50HZ
功率：1000W 最大水量：1Kg
例三：有一个电热水壶，铭牌下表所示。（不计热量的损失）求：
（1）将质量为1Kg、温度为20℃的一壶冷水，加热到100℃，水吸收的热量是多少？【水的比热容为4.2×103J/Kg.℃】
（2）电热水壶正常工作多长时间才能把这壶水加热到100℃？
难点四：灯泡发光问题
灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，与灯泡的额定功率无关，实际功率越大，灯泡越亮。而判断灯泡是否正常发光，关键是判断实际电压或者电流是否是等于额定电压或者电流。
例四：把“220V 60W”和“220V 40W”的灯泡串联后接在220V的电路中，问哪个灯泡更亮？
启思1：将分别标有“6V 9W”和“6V 3W”的两个灯泡L1L2串联在12V的电源上，则（）
启思1.下表是某水壶的铭牌，从铭牌中可知，在额定电压下通过水壶的电流时A，（保留一位小数即可），1min内消耗的电能是J。
型号
SP-988
额定功率
1500W
额定电压
220V
额定频率
50HZ
额定容量
1.6L
启思2.某教室的电能表上标有“220v 5A”字样，该电能表允许通过的最大电流为A；教室内安装有“220V 40W”的日光灯10盏，如果每天少开一个小时，每月（用电天数按20天计）可节约电能J。
例五：某导体接到6V的电压下，它消耗的功率是6W；则将改接到3V的电压下，这个导体的功率是W。
启思1：把一盏标有“6V 12W”的灯泡与一个4.5Ω的电阻串联在6V的电源上，这时灯泡的实际功率是W,电阻消耗的功率是W。
启思2：如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯L标有“12V 12W”字样，R2=12Ω,当S1、S2都闭合时，电流表示数为1.2A，这时灯L正常发光（不计温度对对电阻的影响）。求：
实际功率:用电器在实际电压下的功率值为实际功率。
4.电热（Q）
电学公式表
名称
公式
单位
电流、电压、电阻
I:A，U:V，R:Ω
电功率
P:W，其他：kW
1kW=103W
电功
W:J，其他kw.h
kw.H=3.6*106J
焦耳定律（电流产热）
Q=I2Rt
Q:J
电流通过导体产生的热量，跟通过导体电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。（焦耳定律）Q=I2Rt
正常发光
U实<U额
I实<I额
P实<P额
比正常发光暗
难点突破
难点一：利用铭牌数据计算用电器在一段时间内消耗的电能
弄清电能表及常见家用电器上铭牌的物理意义，深刻理解电功公式的含义，注意公式中各物理量单位的统一，解答时还应结合具体题型的物理情景，抓住电功计算的基本公式及导出公式灵活求解。
例一：电能表是测量的仪表，1kw.H的电能可供标有“220v 40w”的灯泡正常工作h。
难点二：在纯电阻电路或非纯电阻电路中关于电功的计算
在纯电阻电路中，电流通过用电器把电能全部转化为内能，要充分运用串并联电路的特点及欧姆定律综合求解电功，一般采用 进行计算；但在非纯电阻电路中，电能没有全部转化为内能，大部分转化为机械能（如电动机）或其他形式的能，就要用 进行计算。
例二：已知带动小风扇的玩具电动机两端电压为1.5V，通过电动机的电流为0.5A,通电1min消耗电能为多少?如果所消耗的电能的60%转变为叶轮转动的机械能，则1min内获得的机械能是多少？
纯电阻电路中（电流通过导体时，电能全部转化为内能的电路），结合欧姆定律还可以推导出下列公式。
推导公式
名称
单位
电功率
电功
焦耳定律
比例关系
串联
并联
电压、电流、电功率的关系（以灯为例）
电压关系
电流关系
电功率关系
灯发光情况
U实>U额ห้องสมุดไป่ตู้
I实>I额
P实>P额
比正常发光亮，有可能烧毁灯泡
U实=U额
I实=I额
P实=P额
启思1一电动机线圈电阻为1Ω，当线圈两端电压为2V时，电流为0.8A,电动机正常工作。
（1）计算电动机正常工作1min消耗的电能时，有以下两种不同的解法：
小明解：W=UTt=2V*0.8A*60s=96J
小华解：W=I2Rt=（0.8）2*1Ω*60s=38.4J
你认为那位同学做的对？请作出判断，并说明理由；
启思3：如图所示的电路中，电压电压保持不变，电阻R2电阻为10Ω，闭合开关S后，电流表的示数为1A,通过电阻R1的电流为0.6A,求：
（1）电源的电压U;
（2）电阻R1的阻值；
（3） 通电10s，电流通过R2做的功。
难点三：如何计算电热器的电热
电热的计算主要针对纯电阻电路（如电热器），电流做的功全部转化为电热，即Q=W。在考试中多于比热容相结合考查。值得注意的是任何电热器都存在效率问题，不可能将电能全部转化为热能，其关系式η=W有/W总。
A.两个灯正常发光B.灯L2可能被烧毁
C.两个灯都比正常发光时暗D.灯L1比L2亮
启思2：有两只分别标有“6V 9W”和“12V 6W”字样的小灯泡L1和L2，不考虑灯丝电阻随温度的变化。求：
（1）小灯泡L1正常发光时，通过它的电流为多大？
（2）如果这两只小灯泡串联后接在14V的电源上，请通过计算，判断它们能否正常发光？
难点五：电功率的计算
额定功率与电路中的实际功率是两个不同的概念，不能认为二者相等。只有在给用电器加的实际电压与额定电压相等时，实际功率才与额定功率相等。如标有“220V 100W”字样的灯泡，只有电压是220V时，其实际功率才有100W。若实际电压与额定电压不相等那么实际的电流强度、电功率不再与其对应的额定相符。其中唯一不变的就是电阻，因为电阻式导体本身的一种属性，它不受电压的影响。实际中常用“电阻不变”来解决电功率的问题。对于电功率，无论是串联电路还是并联电路都有以下规律：P总=P1+P2+......+Pn
（3）若在用电高峰期，实际电压只有200V,要把这壶水加热到100℃，至少需要多长时间？
启思：太阳能热水器以节能、环保等特点为很多家庭所使用，但是如果遇到阴雨的天气，太阳能热水器的水就达不到所需要的温度。为此人们研制了太阳能、电能两用热水器。小兰家就刚刚安装了一天这样的热水器，它的容积为120L。求：
（1）若此热水器装满20℃的水，要使水温升高到40℃，需要吸收多少的热量？
（2）小兰从产品的说明书中了解到，该电加热器的额定电压为220V，额定功率为2KW。若水箱中的水用电加热器来加热，仍使满箱水从20℃升高到40℃，需要电加热器正常工作多长时间？（假定所消耗的电能全部转化为水的内能）
（3）若在上述情况下，电加热器正常工作，实际用了2h，则此电热器的效率为多少？
问题实质
1.电功（W）
表示电流做的功，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
2.电功率（P）
表示电流做功速度快慢的物理量。也就是单位时间内电流做的功。
3.额定功率和实际功率
额定电压：用电器正常工作时的电压值为额定电压；额定电压也是用电器上标着的电压。
额定功率：用电器在额定电压下的功率值为额定功率；也就是用电器上标着的电功率为额定功率。
（2）电动机正常工作1min所转化的机械能是多少？
启思2：有一只“36V 6W”的灯泡，求：
（1）灯泡正常工作时，灯丝的电阻是多大？
（2）将该灯接在24V的电源上工作10min，将消耗多少电能（假设灯丝电阻不随温度的改变而改变）？
（3）灯泡消耗的电能并没有全部转化为光能，还有一部分能量转化为了什么能？你是根据什么现象判断的？
（1） 灯的电阻和电源电压；
（2）电阻R1的阻值；
（3）当S1S2都断开时，灯L实际消耗功率。