高中物理课件第2章 第5节《电功率》（粤教版选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第五节电功率 1 电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量 所谓电流做功 实质上是导体中的恒定电场对 的静电力在做功 电荷的 减少 其他形式的能在增加 公式 W P 2 电流通过用电器时把 能全部转化为 能 这样的电路叫纯电阻电路 电能 自由电荷 电势能 UIt UI 电 内 3 电热Q 热功率P 4 若电路中有电动机或电解槽 电能除转化为内能外 还转化为 或 它们之间遵从能量守恒 I2Rt I2R 机械能 化学能 知识点1电功和电功率 近几年来 我国许多地区对供电线路进行了改造 将电线换成更粗的 电能表的额定电流换成更大的 为什么要这样做呢 小明家添置了新的大功率用电器 那么添置前和添置后对电路有什么影响呢 为什么电路中同时使用的用电器不能太多 答案 电线越粗其电阻就越小 用于线路上损耗的电功就越小 由于家用用电量增大 流过电能表的额定电流就越大 特别是添置了大功率用电器后 入户线路的电流更是增大很多 在给定的线路规格下 用电器太多会超出允许值 线路会因发热造成损坏 这不仅浪费能源 更严重地会引起火灾等重大事故 1 电功 1 定义 电场力对电荷做的功 叫做电功 2 表达式 W qU UIt 3 单位 焦耳 符号为J 2 电功率 1 定义 电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做 电功率 2 表达式 P UI 注意 电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程 电流做了多少功 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 电功的表达式W UIt以及电功率P UI适用于所有电流做功和功率的计算 例1 下列关于电功的说法中 错误的是 A 导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功B 电流做功的过程 就是电能转化为其他形式能的过程C 电流做功消耗的能量 由电源来供给D 电功就是电能解析 做功是能量转化的量度 电流做功就是把电能转化为其他形式的能量 故D答案错误 答案 D 触类旁通 1 关于电功率的下列说法中 正确的是 C A 用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B 用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C 白炽灯正常工作时 实际功率等于额定功率D 电功率越小 则电流做功越少解析 用电器的额定功率是它正常工作时的功率 其值是由用电器本身的结构决定的 与实际电流和电压无关 故A错C对 用电器实际功率多大是由加在它两端的电压和通过的电流决定的 故B错 电流做功的多少不仅与功率的大小有关 还与时间有关 故D错 知识点2焦耳定律和热功率 如图2 5 1 电流流过电动机的时候 图2 5 1 1 电流做了多少功 2 电流做功引起哪些能量转化 3 电动机的效率是多少 4 若由于某种原因电动机被卡住 这时电动机消耗的功率 为多少 答案 1 电流做功为W UIt 2 电流做功使电能转化为电动机的机械能和内能 3 电动机的效率即转化为机械能的功率与输入总功率的 比值 4 若电动机被卡住 则变为纯电阻电路 电动机消耗的功 率等于输入功率 电能转化为内能的功率 即P I2R 1 焦耳定律 1 内容 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 2 表达式 Q I2Rt 3 适用范围 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 4 实质 电能通过电流做功转化为内能 2 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 Q t 3 纯电阻电路和非纯电阻电路 注意 1 在非纯电阻电路中 只能用W UIt和P UI计算电功和电功率 表示电路消耗的总功和总功率 用Q I2Rt及P热 I2R计算电热和热功率 2 对于含有电动机的电路 电动机转动时不是纯电阻电 路 电动机不转时是纯电阻电路 例2 一台电风扇 内阻为20 接上220V电压后 消耗功率66W 问 1 电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少 2 电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少 转化 为内能的功率是多少 电动机的效率是多少 3 如果接上电源后 电风扇的风叶被卡住 不能转动 这时通过电动机的电流 以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少 所以I 100 97 3 解 1 用电器总功率是输入电压和电流的乘积 即P UI P66U220 A 0 3A 2 由于电风扇是非纯电阻用电器 输入的总功率一部分转变为机械能 另一部分在电阻上转变为内能 且P P机 P内 电风扇正常工作时 转化为内能的功率的是P内 I2R 0 32 20W 1 8W转化为机械能的功率是P内 P P内 66W 1 8W 64 2W电动机的效率是 P机64 2P66 I 3 电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻 通过电风扇的电流 U220R20 A 11A 电动机消耗的电功率P IU 11 220W 2420W电动机发热功率P内 I2R 112 20W 2420W 触类旁通 2 一电动机线圈的电阻为1 线圈两端所加电压为2V 时 电流为0 8A 电动机正常工作 1 在求电动机正常工作1min所消耗的电能时 有以下两 种不同的解法 解法一 W UIt 2V 0 8A 60s 96J解法二 W I2Rt 0 8A 2 1 60s 38 4J你认为哪种解法对 请作出判断并说明理由 2 求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少 解 1 解法一对 因为电动机工作时电能没有全部转化为内能 而大部分转化为机械能 解法二求出的是电动机工作时产生的电热 只占所消耗电能的一部分 2 电动机工作1min消耗的电能W UIt 2V 0 8A 60s 96J电动机工作1min产生的电热 Q I2Rt 0 8A 2 1 60s 38 4J电动机工作1min转化成的机械能W机械 W Q 96J 38 4J 57 6J 知识点3闭合电路中的功率 1 电源的功率P 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 计算式为 P IE 2 电源内阻消耗的功率P内 电源内阻热功率 也称为电源的损耗功率 计算式为 P内 I2r 3 电源的输出功率P出 外电路上消耗的功率 计算式为 P出 IU外 例3 电动势为E 内阻为r的电池与固定电阻R0 可变电阻R串联 如图2 5 2所示 设R0 r Rab 2r 当滑动变阻器的滑动片自a端向b端滑动时 下列说法不正确的是 A 变阻器消耗的功率减小B 电池消耗的总功率变大C 固定电阻R0上消耗的功率将减小D 电池内电阻上消耗的功率将变大 图2 5 2 解析 当滑动变阻器滑片从a端滑向b端时 把固定电阻R0和r之和等效成新电源的总内阻 R0 r Rab 变阻器从消耗功率的最大值开始减小 由于电路中总电阻在减小 总电流增大 固定电阻R0上消耗的功率将变大 电池内电阻上消耗的功率将变大 由P EI知 电源消耗的总功率变大 答案 C 触类旁通 3 如图2 5 3所示 图线AB是电路的路端电压随电流变化的关系图线 OM是同一电源向固定电阻R供电时 R两端的电压电流变化的图线 由图求 1 R的阻值 2 交点C处电源的输出功率 3 在C点对应的状态 电源内部消耗 的电功率 4 电源的最大输出功率 图2 5 3 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全