《电功率》参考课件

第二章电路第五节电功率

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栏目链接1．知道电功的概念，能用其表达式进行有关计算．2．知道电功率的概念，能用其表达式进行有关计算．3．知道焦耳定律，能用其表达式进行有关计算．4．体会电功与电热的区别．5．了解焦耳定律在生活生产中的应用．

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栏目链接1．所谓电流做功，实质上是导体中的____对自由电荷的___在做功．

2．电流在一段电路中所做的功等于这段电路________、电路中的____、____三者的乘积，即W＝____.3．电热Q＝_____，热功率P＝____.4．在纯电阻电路中，如由白炽灯、电炉丝等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时W＝Q，则计算电功和电热时，可采用公式W＝Q＝_____＝____＝____＝Pt中的任一形式进行计算．电场力所加电压电流时间UItI2RtI2RUItI2Rt

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在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功将电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，但仍遵从能量守恒．此时有W＞Q，则计算电功只能用公式W＝____，计算电功率只能用公式P＝___进行计算；计算电热只能用公式Q＝____，计算电热功率只能用公式P＝____进行计算．UItUII2RtI2R

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栏目链接考点一电功、电功率1．在导体两端加上电压，导体内就建立了电场，电场力在推动自由电子定向移动中要做功．设导体两端的电压为U，通过导体横截面的电量为q，电场力所做的功W＝qU.

由于q＝It，所以W＝UIt.

注意：(1)在一段电路上，电场力所做的功常说成是电流做的功，简称电功．

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栏目链接(2)电功公式的物理意义：电流在一段电路所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流强度和通电时间成正比．

(3)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．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．电流在整个电路中做了多少功，电源就提供了多少电能．

(4)式中W、U、I、t的单位应分别用焦、伏、安、秒．推导上述单位间的关系：1V＝1J/C,1A＝1C/s，所以：1V·1A·1s＝1J/1C·1C/s·1s＝1J.

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栏目链接2．电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率．

P＝W/t＝UIt/t＝UI.

注意：(1)上式中P、U、I的单位分别用瓦、伏、安.(2)一段电路上的电功率，跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比．

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栏目链接(3)额定功率和额定电压：用电器上通常都标明它的电功率和电压(或用电器正常工作时的电功率和电压)，叫做用电器的额定功率和额定电压．

(4)如果用电器的工作电压不等于额定电压，实际消耗的功率就不再等于额定功率了．这个电功率和电压叫实际电功率和实际电压．

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栏目链接考点二焦耳定律、热功率

一、电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，即Q＝I2Rt.

注意：Q＝I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．

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栏目链接1．焦耳定律的微观解释．电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加剧．于是通电导体的内能增加，温度升高．

2．实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．

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二、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，即P＝Q/t＝I2R.

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例1一只标有“110V,10W”字样的灯泡，求：

(1)它的电阻是多大？

(2)正常工作时的电流强度多大？

(3)如果接在100V的电路中，它的实际功率多大？

(4)它正常工作多少时间消耗1kW·h的电能？

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解析：(1)灯泡的电阻：

(2)正常工作时：

(3)因灯泡电阻一定，由P＝U2/R得：

P实∶P额＝所以

(4)由W＝Pt得：1kW·h＝3.6×106J，答案：(1)1210Ω

(2)0.09A

(3)8.3W

(4)100h

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点评：灯泡可以看成是纯电阻用电器，并且认为它的电阻保持不变，正确使用几个基本公式，并注意区分P、U、I是额定值还是实际值.

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栏目链接练习1．关于电功的说法中，不正确的是(

)A．导体内电场力移送电荷所做的功叫电功

B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程

C．电流做功消耗的能量，由电源供给

D．电功就是电能

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解析：做功的过程就是能量改变的过程，所以电功只能反映电能改变了多少，而不能说成电功就是电能．答案：D练习

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栏目链接练习2．对于连入电路的不同灯泡而言，亮度大的灯泡是(

)A．通过的电流大的灯泡B．两端电压大的灯泡C．电阻值大的灯泡D．消耗电功率大的灯泡

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解析：在电路中灯泡的亮度是由实际功率的大小决定的．答案：D练习

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栏目链接练习3．一只标有“12Ω，30W”的灯泡和一只18Ω的电阻并联接入电路中，灯泡能正常发光，则这段电路的总功率为(

)A．50W

B．75WC．100WD．无法确定

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解析：因为并联电路功率与电阻成反比，所以阻值为18Ω的电阻消耗的功率是20W，总功率就是50W.

答案：A练习

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栏目链接考点三纯电阻电路和非纯电阻电路1．如果一段电路中只含有电阻元件，称之为纯电阻电路，其基本特点：电流通过纯电阻电路时，电流做的功全部转化为电热，且电功率和热功率相等．如：电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯等．

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栏目链接2．如果电路中除了含有电阻外，还包括电动机、电解槽、日光灯等能够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，其特点是：电流通过电路时，电流做的功除了转化为内能外，还要转化为其他形式的能．如：机械能、化学能等．

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栏目链接3．纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻元件外还包括能把电能转化为其它形式的能的用电器电流、电压、电阻的关系遵循欧姆定律I＝不遵循欧姆定律，由UIt＝I2Rt＋W知U＞R或I＜

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栏目链接能量转化形式电流做功全部转化为内能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝电流做功全部转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电风扇、电解槽、吹风机

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例2有一起重用的直流电动机，如图所示，其内阻r＝0.8Ω，线路电阻R＝10Ω，电源电压U＝150V，电压表示数为110V，求：

(1)通过电动机的电流．

(2)输入到电动机的功率P入．

(3)电动机的发热功率Pr，电动机的机械功率P机．

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解析：(1)电路中电阻R这一段电路是纯电阻电路，所以

(2)由于R与电动机串联，所以电动机内部线圈中的电流也为：I＝IR＝4A，即：P入＝I×U0＝4×110W＝440W.(3)Pr＝I2r＝42×0.8W＝12.8W，

P机＝P入－Pr＝440W—12.8W＝427.2W.

答案：(1)4A

(2)440W

(3)12.8W

427.2W

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点评：在解决问题前，首先要弄清各公式的适用条件，不能乱套公式，部分电路的欧姆定律仅适用于纯电阻电路.

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栏目链接练习4．在电动机工作时，电流做的功和电流产生的热相比较(

)A．电功一定等于电热

B．电功一定大于电热

C．电功一定小于电热

D．电功可以等于电热也可小于电热

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解析：非纯电阻电路中一定有电功大于电热．答案：B练习

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栏目链接练习5．一台直流电动机的额定电压U，额定功率为P，电动机电枢线圈电阻为R，电动机正常工作时的电流强度为I，则下列判断正确的是(

)A．I＝U/R

B．I＝P/U

C．I＞U/R

D．I＞P/U

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解析：电路中的电功率一定可用P＝IU计算，所以可得B选项对，D选项错，在非纯电阻电路欧姆定律并不适用，并且此时有U＞IR，所以A、C选项错．答案：B练习

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栏目链接考点四电源的最大输出功率和效率1．电源输出功率随外电阻变化的关系：如图，讨论该函数的极值可知，R＝r时，输出功率有极大值，P出max＝.

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电源输出功率与外电路电阻的关系如图所示，R＜r时，随R的增大输出功率增大；R＞r时，随R的增大输出功率减小．

2．电源内部的发热功率P内＝I2r.3．电源的效率．

η＝P出/P总×100%＝IU/IE×100%＝×100%＝×100%.

可见当R增大时，η增大．当R＝r时，电源有最大输出功率，但效率仅为50%，效率并不高．

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栏目链接考点五闭合电路中的三个功率1．电源消耗的总功率：P总＝EI.2．外电路消耗的功率：P出＝UI.3．内电路消耗的功率：P内＝I2r.三者之间的关系为：EI＝UI＋I2r.

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例3如图所示的电路中，E、r、R1已知，可变电阻R2max＞(r＋R1)的最大值．

(1)当R2＝________时，R1的电功率P1有最大值，最大值为________．

(2)当R2＝________时，R2的电功率P2有最大值，最大值为________．

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(3)当R2＝________时，电源功率PE有最大值，最大值为________．

(4)当R2＝________时，电源内部消耗的功率P′有最小值，最小值为________．

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解析：本题考查闭合电路的外电阻的变化对电源输出功率的影响，要求学生熟练应用闭合电路欧姆定律．(1)R1的功率有最大值，要求电流最大，即当R2＝0时，I1最大，P1最大，(2)当R2＝R1＋r时，R2的功率最大，为

(3)电源的功率为EI，所以当I最大，即当R2＝0时，PE＝E

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栏目链接(4)电源内部消耗的功率为I2r，所以当R2＝R2max时，电流最小，内部消耗功率最小为P′＝答案：(1)0

(2)

(3)0

E

(4)R2max

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栏目链接练习6．如图所示，R为电阻箱，为理想电压表．当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．求：

(1)电源的电动势E和内阻r.(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm为多少？

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栏目链接练习

解析：解析：由闭合电路欧姆定律：E＝U1＋r，①

E＝U2＋r，②联立①②并代入数据解得：E＝6V，r＝1Ω.(2)由电功率表达式P＝R，