第五节-电功率

第五节电功率学习目标1、理解电功、电功率的概念。2、知道焦耳定律及其在生活、生产中的应用。3、理解闭合电路中的功率关系常见的家用电器讨论与交流问题1：以上用电器的共同特点是什么？都要消耗电能，靠电流做功来工作。问题2：我们初中就学过W=UIt，那么什么是电功？公式是怎么推导出来的？课前思考电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。2通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？31做功，而且做正功

电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。电功定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他形式能。

思考1、若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功为W＝qUWAB＝qUAB2、对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功

电荷q的移动过程，导体中形成电流，且I＝q/t所以W＝qU＝UIt电功的表达式W=UIt表达式的物理意义电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。适用条件可求任何情况的电功。单位电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（S），则电功的单位是焦耳（J）。常用的单位还有：千瓦时（度）电功的物理意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电流做功多少，表明有多少电能转化为其他形式的能。可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少。电功越大，转变成其它形式的能就越多，反之越少。电功率表达式：P＝W/t＝UI单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。1W=1J／s1kW＝1000W电功率反映了电流做功的快慢程度用电器的额定功率和实际功率额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是额定电流，用电器正常工作。用电器实际工作时的功率叫实际功率，这时的工作电压不一定是额定电压，因而实际功率也不一定等于额定功率。练习

生活中常用的电功单位是KW·h（俗称“度”），请问，1KW的用电器在1h内所消耗的电功等于多少焦耳？解：由P=W/t，得到W=Pt所以，W=Pt=1000×3600J=3.6×106J1KW=1000W1h=3600s练习两个灯泡A“220V100W”和B“220V40W”它们的电阻分别为多少？串联后接在电路中，通电后，它们工作是在额定功率下还是实际功率下？那个灯泡更亮？解：RA＝U2/PA=484ΩRB＝U2/PB=1210Ω串联后，两灯的电流相同，根据P=UI=I2R可知，电阻大的灯泡实际功率大，所以B灯较亮焦耳定律——电流热效应定义式：Q＝I2Rt（Q的单位：J）公式Q＝I2Rt是定义式，可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量。焦耳定律的微观解析实质：电流的热效应实质上时电能通过电流做功转化为内能。热功率单位时间内电流通过导体发热的功率叫热功率。热功率即电能转化为内能的功率，P＝Q/t＝I2R电热杯电风扇下面两图，电能分别转变成那种能量？例题一台电动机的额定电压是220V，线圈的电阻是0.2Ω,正常工作时通过的电流是20A，求：（1）每秒内电流所做的功（2）电动机线圈电阻上每秒内产生的热量解：（1）电功W=UIt=220×20×1J=4.4×103J(2)电阻上的热量Q=I2Rt=202×0.20×1J=80J可见，非纯电阻电路中，电功比电热要大v电功W转变成内能—电热QrE,rII热能Q机械能E电源输出电功W可见，电功W和热能的大小关系：W>Q纯电阻电路如果一段电路中只含有电阻元件，称之为纯电阻电路。电流通过电路时，电流做功全部转化为电热，且电功率和热功率相等。W=Q=UI=I2R=U2/R非纯电阻电路如果电路中除了含有电阻外，还包括电动机、电解槽等把电能转化为其他形式能的用电器，这种电路称为非纯电阻电路。2在非纯电阻电路中，电功和电热是整体和部分的关系，即W＝Q＋E其他，故W>Q即UIt>I2Rt，电功率大于热功率UI>I2R，在计算电功和电热时要用各自的定义式：

W＝UItP＝UI

Q=I2RtP热＝I2R1电功、电热对照表项目电功电热电功与电热的比较电功实质是电场力移动电荷做的功，W=Uq=UIt电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q=I2Rt电功与电热的联系与区别纯电阻电路中，U=IRUIt=I2Rt=U2t/R电功等于电热一般电路中电流通过导体时，不仅发热，而且还能做功、电解等等，在一般电路中，电功大于电热。即UIt>I2Rt电功率与热功率的关系纯电阻电路中，P=UI=I2R=U2/R非纯电阻电路中UI>I2R【例题】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6Ω，

R=10Ω，U=160V，电压表的读数为110V，求MVUR（1）通过电动机的电流是多少？（2）输入到电动机的电功率是多少？（3）在电动机中发热的功率是多少？（4）电动机工作1h所产生的热量是多少？1.电功和电功率2.焦耳定律和热功率纯电阻电路一.知识要点回顾非纯电阻电路3、闭合电路中的功率

IE=IU外+IU内闭合电路中的功率问题电源的功率P总：电源将其他形式的能转化为电能的功率，也称为电源的总功率。公式：P总=IE普遍适用

只适用于外电路为纯电阻的电路。总闭合电路中的功率问题电源内阻消耗功率P内：电源内阻的热功率，也称为电源的消耗功率。公式：P内＝I2r电源的输出功率P出：外电路的消耗功率。公式：P出＝IU外普遍适用P出

只适用于外电路为纯电阻的电路。闭合电路上功率分配关系闭合电路上功率分配关系：

P总＝P出＋P内即：EI＝UI＋I2r闭合电路上功率的分配关系反映了闭合电路中能量的转化和守恒。电源的效率外总外外由上式可知，外电阻越大，电源的效率越高输出功率与外电阻之间的关系电源的输出功率P输：1、由上式可以知道，当R＝r时，输出功率最大，Pmax＝E2/（4r），此时电源的效率为50％2、当R>r时，随着R的增大输出功率减少3，当R<r时，随着R的增大输出功率增大4、当P出<Pmax时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1×R2＝r2输外R1R20rP输R电源的输出功率和效率的讨论ErRR0在右图中，若E=3V，r＝0.5Ω，R0＝8.5Ω，变阻器的最大值是10Ω，讨论：

1.在R等于多少时，R和R0消耗的功率才最大？2.在R等于多少时，R消耗的功率才最大？

3.当R等于多少时，R0消耗的功率才最大呢？4.当变阻器的最大值是6Ω，以上三问怎样？由上述分析可知，在研究电阻上消耗的功率时，应注意区分“可变与定值”着这两种情况，两种情况中求解的思路和方法是不相同的等效电源法：即把电路中的定值电阻等效成电源内阻，当可变电阻等于电源内阻时，其获得功率最大。配方法、不等式法等。用分式的性质求解极值问题。练习2.电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是()(A)电源的路端电压一定逐渐变小(B)电源的输出功率一定逐渐变小(C)电源内部消耗的功率一定逐渐变大(D)电源的供电效率一定逐渐变小ACD练习3具有一定的电动势和内电阻的电源接一个“6V,3W”的小灯泡能正常发光，若改接“6V，6W”的小灯泡，则该灯泡的实际功率将（）A．一定大于3WB.一定小于3WC.一定等于3WD.以上三种情况都可能存在D如图电路中，电源电压为60V，内阻不计，电阻R＝2Ω，电动机的内电阻为R0＝1.6Ω，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求电动机的输出功率？解：电动机正常工作，两端的电压U0＝50V，则电阻R两端的电压为U＝10V,所以电路的电流

I＝U/R＝10/2＝5A

电动机的输出功率

P出＝U0I－I2R0＝210W