重难点电功率公式及实验详解

电能

电功

定义：电流所做的功叫电功。电功的符号是W

单位：焦耳（焦，J）。电功的常用单位是度，即千瓦时（kW·h）。1kW·h＝3.6×10⁶J

电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。

公式：

公式中的物理量：

W——电能——焦耳（J）

U——电压——伏特（V）

I——电流——安培（A）

t——时间——秒（s）

R——电阻——欧姆（Ω）

Q——电荷量——库伦（C）

P——功率——瓦特（W）

电能表

测量电功的仪表是电能表（也叫电度表）。下图是一种电能表的表盘。

表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是小数，即1234.5 kW·h。

用电能表月底的读数减去月初的读数，就表示这个月所消耗的电能。

“220 V”表示这个电能表的额定电压是220V，应该在220V的电路中使用。

“10（20 A）”表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20 A。

“50 Hz”表示这个电能表在50 Hz的交流电中使用；

“600 revs/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的表盘转过600转。

根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时，可以列比例式：

串并联电路电功特点

①在串联电路和并联电路中，电流所做的总功等于各用电器电功之和；

②串联电路中，各用电器的电功与其电阻成正比，即W1/W2=R1/R2；

③并联电路中，各用电器的电功与其电阻成反比，即W1/W2=R2/R1（各支路通电时间都相同）。

电功率

电功率

定义：电流在1秒内所做的功叫电功率。

意义：表示消耗电能的快慢。

符号：P

单位：瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW），1kW＝103W

电功率的定义式：P=W/t  W=Pt    t=W/P

第一种单位：

P——电功率——瓦特（W）；

W——电功——焦耳（J）；

t——通电时间——秒（s）。

第二种单位：

P——电功率——千瓦（kW）；

W——电功——千瓦时（kW·h）；

t——通电时间——小时（h）。

电功率的计算式：

P——电功率——瓦特（W）；

U——电压——伏特（V）；

I——电流——安培（A）；

R——电阻——欧姆（Ω）。

串并联电路电功率特点

④在串联电路和并联电路中，总功率等于各用电器电功率之和；

⑤串联电路中，各用电器的电功率与其电阻成正比，即P1/P2=R1/R2

⑥并联电路中，各用电器的电功率与其电阻成反比，即P1/P2=R2/R1。

用电器的额定功率和实际功率

额定电压：用电器正常工作时的电压叫额定电压。

额定功率：用电器在额定电压下的功率叫额定功率。

额定电流：用电器在正常工作时的电流叫额定电流。

用电器实际工作时的三种情况：

①U实<U额   P实<P额——用电器不能正常工作。（如果是灯泡，则表现为灯光发暗，灯丝发红）；

②U实>U额   P实>P额——用电器不能正常工作，有可能烧坏。（如果是灯泡，则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝）；

③U实=U额   P实=P额——用电器正常工作。

电灯泡上的“PZ220 25”表示额定电压是220V，额定功率是25W。

灯泡的亮度是由其所消耗的实际电功率决定的，与额定电压和额定功率无关。

额定电压相同，额定功率不同的灯泡，灯丝越粗，功率越大。

将这两个灯泡串联，额定功率大的，实际功率小；将这两个灯泡并联，额定功率大的，实际功率大。

串并联电路P实与R大小的关系

实验原理：P=UI

实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。

实验电路图：

实验步骤：

①按电路图连接实物。

②检查无误后，闭合开关。移动滑片，使小灯泡在额定电压下发光，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。

③调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

④调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压小于额定电压，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

实验表格：

注意事项：

①接通电源前应将开关处于断开状态，将滑动变阻器的阻值调到最大；

②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程；

③滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压和通过的电流；保护电路；

④不需要计算电功率的平均值。

焦耳定律及其应用

电流通过导体时电能转化成热（电能转化为内能），这个现象叫做电流的热效应。

焦耳定律：电流通过导体产生的热量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。（英国物理学家焦耳）

定义式：

导出式：

Q——热量——焦耳（J）；

I——电流——安培（A）；

R——电阻——欧姆（Ω）；

t——通电时间——秒（s）；

P——电功率——瓦特（W）；

U——电压——伏特（V）。

有关焦耳定律的注意事项：

对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q＝W），这时以下公式均成立Q=UIt  Q=(U2/R)t(2为平方)   Q=Pt；

对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q＝I²Rt

利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。

防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。

串并联电路电功特点

①在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；

②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即Q1/Q2=R1/R2;

③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即Q1/Q2=R2/R1（各支路通电时间都相同）。