[建筑]電功率公式的理解和應(yīng)用

1、.電功率公式的理解和應(yīng)用河南省平頂山市衛(wèi)東區(qū)田選學(xué)校范俊奇學(xué)習(xí)物理，重在理解。首先要明白規(guī)律、原理的內(nèi)涵，然后才能正確運(yùn)用這些規(guī)律和原理進(jìn)行分析或計(jì)算，并通過練習(xí)和運(yùn)用達(dá)到對(duì)物理知識(shí)的進(jìn)一步理解和掌握。初中物理關(guān)于電功率的計(jì)算公式有四個(gè)，它們之間有什么區(qū)別，如何正確運(yùn)用呢？ 一、解讀電功率的計(jì)算公式 電功率的四個(gè)表達(dá)式：（1）定義式：P=W/t。（2）反映電學(xué)特點(diǎn)的普適式P=UI。與歐姆定律結(jié)合后得到的(3)式P=I2R。（4）式P=U2/R。 電功率是反映電能消耗快慢的物理量，定義為1秒鐘內(nèi)消耗電能的多少，因此，用所消耗的電能除以消耗這些電能所用的時(shí)間，就得到定義式P=W/t。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究證

2、明，電功率等于導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的乘積，即P=UI。電壓和電流是電路中最重要的物理量。有電壓才可能有電流。電能是通過電荷有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成其它形式的能量的，電荷有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)就形成電流。沒有電流就不會(huì)消耗電能，當(dāng)然也就不會(huì)有電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量。所以，P=UI廣泛應(yīng)用于電功率的計(jì)算。 與歐姆定律結(jié)合得到的（3）式P=I2R 、（4）式 P=U2/R適用于純電阻電路。因?yàn)椋瑲W姆定律反映的是導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓和導(dǎo)體電阻之間的關(guān)系，是在純電阻電路中得出的，所以，它只適用于純電阻電路。如：白熾燈、電阻、電熱器等，不適用于含電動(dòng)機(jī)的電路和輸變電電路的計(jì)算。由于串聯(lián)電路中電流處處相等，所

3、以在串聯(lián)電路中，使用（3）式P=I2R分析和計(jì)算方便。在并聯(lián)電路中，各支路兩端電壓相等，所以用（4）式 P=U2/R分析和計(jì)算方便。通過對(duì)近幾年的中考命題分析，除了含電動(dòng)機(jī)電路的電功率計(jì)算外，其它全是純電阻電路。在純電阻電路中，四個(gè)計(jì)算公式通用，可根據(jù)具體情況選擇方便的公式進(jìn)行運(yùn)用。 二、電功率公式運(yùn)用示例 1有關(guān)電功率的分析 題1：有兩只燈泡L1、L2并聯(lián)接入電路，發(fā)現(xiàn)L1比L2亮。若把L1、L2串聯(lián)接入同一電路，則 AL1比L2亮 BL2比L1亮 CL1、L2一樣亮 D無法比較它們的亮度 分析：本題是純電阻電路，燈泡的電阻可以看作不變。燈泡的亮度是其電功率大小的外在表現(xiàn)。亮度大說明其實(shí)際功

4、率大。在電壓或電流相同的情況下，電功率的大小就可以從比較電阻大小中做出判斷。并聯(lián)時(shí)，L1比L2亮，說明P1>P2。并聯(lián)電壓相同，根據(jù)P=U2/R可知，R1<R2。當(dāng)它們串聯(lián)時(shí)，因電流相同，由P=I2R可知P1<P2。即，L2比L1亮，所以，答案B正確。 題2：用久了的燈泡變暗，其主要原因是 。 分析：用久了的燈泡變暗，一方面是因?yàn)闊艚z中的鎢在高溫下升華又在燈泡壁上凝華，使燈泡壁的透光性減弱；另一方面，燈絲升華后變細(xì)，橫截面積減小，電阻變大。在電壓不變的情況下，由公式P=U2/R可知，其電功率減小。所以，本題的答案應(yīng)是：燈絲在高溫下升華后變細(xì)，電阻變大，電功率減小。 題3學(xué)習(xí)物

5、理要多觀察勤思考。平時(shí)注意細(xì)心觀察的小明發(fā)現(xiàn)，家中的大功率用電器如微波爐、空調(diào)啟動(dòng)時(shí)，家中的燈泡會(huì)變暗。當(dāng)這些大功率用電器停止工作時(shí)，電燈亮度又恢復(fù)正常。小明經(jīng)過分析和查找資料找到了科學(xué)的解釋。請(qǐng)你對(duì)該問題作出科學(xué)的回答。 分析：小燈泡變暗，說明小燈泡的功率減小了。為什么減小了？對(duì)于給定的導(dǎo)體，電壓是電流變化的原因。電壓、電流的變化，導(dǎo)致電功率的變化。在小燈泡的電阻不變的情況下，P=U2/R可知，是因?yàn)殡妷簻p小所致。電壓為什么會(huì)減小呢？原來，盡管導(dǎo)線的電阻較小，導(dǎo)線的分壓作用也是客觀存在的。在電路中電流較小時(shí)，導(dǎo)線的分壓作用不明顯。當(dāng)電路中的電流較大時(shí)，這個(gè)分壓作用就明顯的顯現(xiàn)出來了。這樣電源

6、的電壓就被導(dǎo)線分去了一部分，用電器得到的電壓就減小了，實(shí)際功率就減小了，所以，燈泡變暗。 答案：大功率用電器的使用，使得電路中的電流顯著增大。由于導(dǎo)線的分壓作用，使得燈泡得到的電壓減小，實(shí)際功率減小，所以，啟動(dòng)大功率用電器時(shí)，燈泡變暗。 2電功率的計(jì)算 （1）簡(jiǎn)單計(jì)算 題1開著空調(diào)看電視，媽媽打開電飯鍋?zhàn)鲲垥r(shí)，家里的自動(dòng)空氣開關(guān)“跳閘”了。則“跳閘”的原因可能是_。根據(jù)小華家自動(dòng)空氣開關(guān)上的銘牌，如表所示，他家的電路允許使用的電器總功率最大為_W。 DZ4770A 最大工作電流 10A漏電電流 30mA額定電壓 220V動(dòng)作時(shí)間 0.1A 分析：空氣開關(guān)跳閘是因?yàn)殡娏鬟^大，而電流過大的原因有兩

7、個(gè)，一是電路中發(fā)生短路；二是電路中總功率過大。根據(jù)本題提供的信息，答第二個(gè)原因比較合適。因?yàn)榭照{(diào)和電飯鍋都是大功率用電器。同時(shí)開著空調(diào)和電視機(jī)，電路中功率已經(jīng)很大，再打開電飯鍋是電路中總功率進(jìn)一步增大，可能導(dǎo)致電路中的電流過大使電路中的自動(dòng)空氣開關(guān)跳閘，斷開電路。這是命題人的出題意圖。根據(jù)最大工作電流和額定電壓，用P=UI可以算出電路中允許使用的用電器的最大功率是2200W。 答案：用電器的總功率過大 2200W 題2如圖所示的電路，電源電壓為6V，燈泡L1和L2分別標(biāo)有“6V 6W”和“6V 3W”字樣。如果將S1、S2、S3分別換成電流表、電壓表、電流表，則電壓表的示數(shù)為_ V；如果將Sl

8、、S2、S3分別換成電壓表、電流表、電壓表，則電流表的示數(shù)為_ A。 分析：本題考查分析電路和電路中的綜合計(jì)算能力。在電路中按要求接入電表時(shí)，兩盞電燈的連接關(guān)系可能發(fā)生改變，電路中的物理量的大小也會(huì)發(fā)生改變。先根據(jù)電燈的“規(guī)格參數(shù)”求出它們的電阻，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電阻的串并聯(lián)計(jì)算使得問題得以解決。 解答：R1=U2/P1=(6V)2/6W=6 R1=U2/P2=(6V)2/3W=12 當(dāng)S1、S2、S3分別換成電流表、電壓表、電流表時(shí)，L1和L2并聯(lián)，它們兩端電壓等于電源電壓，為6V。當(dāng)Sl、S2、S3分別換成電壓表、電流表、電壓表時(shí)，L1和L2串聯(lián)。電路中的電流 I=U/(R1+R2)=6V/(6

9、+12)=0.33A 答案：6V；0.33A 題3有兩只定值電阻RA和RB，各自的電流與電壓關(guān)系如U-I圖象中的A、B。則 A若將它們串聯(lián)接在電源兩端，RA的電流是RB的2倍 B若將它們并聯(lián)接在電源兩端，RA的電壓是RB的2倍 C若將它們串聯(lián)接在電源兩端，RA的電功率是RB的2倍 D若將它們并聯(lián)接在電源兩端，RA的電功率是RB的2倍 分析：本題根據(jù)電阻大小比較以不同形式連接時(shí)的電流、電壓、電功率的大小。而電阻的大小又間接地以圖像的形式給出，考查利用圖像求電阻的能力?？疾橹R(shí)較全面，能力要求較綜合，屬中等偏上難度題目。 解答：由圖中條件可得，RA=2U0/I0=2(U0/I0)，RB= U0/I

10、0，所以，RA=2 RB。當(dāng)串聯(lián)時(shí)，IA=IB，UA=IRA，UB=IRB，因?yàn)镽A=2 RB，所以，UA=2 UB；因?yàn)?，串?lián)時(shí)，PA/PB=RA/RB，所以，PA/PB=2：1。 并聯(lián)時(shí)，UA= UB，IA/IB= RB/ RA=1：2，PA/PB=RB/RA=1：2。所以，C正確。 題4如圖所示，將一只標(biāo)有“12V6W”的燈泡L1和“6V6W”的燈泡L2并聯(lián)后，接在6V的電源上(設(shè)燈絲電阻不變)，則A燈泡L1比燈泡L2亮 B燈泡L2比燈泡L1亮 C兩燈的實(shí)際功率之和小于12W D兩燈的實(shí)際功率之和等于12W 分析：本題要根據(jù)電燈的“規(guī)格”求電阻，再根據(jù)電阻關(guān)系比較實(shí)際功率的大小，判斷亮度

11、。根據(jù)總電阻和電壓計(jì)算總功率。 解答：R1=U12/P1=（12V）2/6W=24； R2=U22/P2=（6V）2/6W=6。因?yàn)長(zhǎng)1、L2并聯(lián)，P=U2/R，R1>R2，所以，P1<P2，即L2比 L1亮。 R總=R1R2/(R1+R2)= 246/（24+6）=4.8 P總=U2/R總=(6V)2/4.8=7.5W 答案：B C （2）實(shí)際應(yīng)用中的計(jì)算 題1電飯煲內(nèi)部有兩條電阻絲，每條電阻絲的阻值都為110歐(電阻絲的阻值恒定不變)。電飯煲的額定功率從大到小有高、中、低三檔，額定電壓是220伏。把電飯煲接在220伏的電源上，求： (1)把電飯煲的額定功率打到中檔時(shí)，內(nèi)部是一條

12、電阻絲接入電路，通過它的電流多大? (2)把電飯煲的額定功率打到低檔時(shí)，內(nèi)部是兩條電阻絲串聯(lián)接入電路，電飯堡的電功率多大? 分析：根據(jù)本題提示，可以把兩段電阻絲看作兩個(gè)阻值等大的定值電阻。由兩個(gè)電阻組成的電路，電阻的連接方式可以根據(jù)需要改變，一共還有三種變化形式。或兩個(gè)并聯(lián)，或兩個(gè)串聯(lián)，或只接入電路一個(gè)。電路中電阻的大小不同，電路消耗的總功率就不同。這種變化形式是一些家用電器改變功率的基本原理。 解答：（1）根據(jù)歐姆定律，只有一條電阻絲接入電路時(shí)，通過它的電流為I=U/R=220V/110=2A （2）調(diào)到低檔時(shí)，兩電阻絲串聯(lián)?？傠娮铻镽 總=R+R=2R=2×110=220。P總=

13、U2/R總=(220V)2/220=220W 題2下表為一臺(tái)電烤箱的銘牌，其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示，R1和R2均為電熱絲。求： ××牌電烤箱 額定電壓 220V 額定功率 高溫檔 1100W 低溫檔 440W 電源頻率 50Hz （1）電烤箱在高溫檔正常工作10min所消耗的電能； （2）電路中R1的阻值； （3）電烤箱在低溫檔正常工作時(shí)，電路中的電流和R1的功率 分析：由電烤箱的簡(jiǎn)化電路可知，在電源電壓一定時(shí)，該串聯(lián)電路通過局部短路實(shí)現(xiàn)電阻大小的改變進(jìn)而改變電路消耗功率的。串聯(lián)時(shí)總電阻大，消耗總功率小，是低溫檔，局部短路后電阻減小，電路消耗的功率增大，是高溫檔。 解答：（1

14、）由電烤箱銘牌可知，在高溫檔工作時(shí)，功率為1100W，t=10min=600s W=Pt=1100 W×600s=6.6×105J （2）由P=U 2/R知，電壓一定時(shí)，電阻越小，電功率越大。所以。S閉合時(shí)，R2短路，只有R1工作，電功率大，為高溫檔。所以，R1= U 2/P高=(220V)2/1100W=44 （3）當(dāng)S斷開時(shí)，電路中的總電阻增大，電路消耗的總功率減小，所以，此時(shí)為低溫檔。電路中的電流 I=P/U=440 W/220V=2A 此時(shí)，P1=I2R1=(2A)2×44=176 W 三、小試牛刀 題1如下圖甲所示，當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P

15、，根據(jù)測(cè)出的電流、電壓值，畫出了定值電阻R0的UI圖像；當(dāng)開關(guān)S接b時(shí)，同樣根據(jù)測(cè)出的電流、電壓值，畫出了燈泡L的U-I圖像，如圖乙所示。 （1）求定值電阻R0的阻值； （2）將R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時(shí)，求燈絲的實(shí)際電阻值；（3）將R0與燈L并聯(lián)接入電路并調(diào)節(jié)電源電壓，當(dāng) R0消耗的電功率為4.9W時(shí)，燈L恰好正常發(fā)光，求燈L的額定電功率。 題2愛思考的林剛利用下圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)標(biāo)有“6V3 W”的燈Ll和標(biāo)有“12V 3W”的燈L2，亮度并不相同。已知電源電壓為6V，不考慮燈絲電阻值隨溫度的變化。求：（1）通過燈泡Ll的電流為多大? （2）燈泡Ll每分鐘消耗多少電能? （3）燈泡L2的實(shí)際功率是多大，電路中燈L1、和L2哪個(gè)更亮? 參考答案： 1解答：（1）由圖像坐標(biāo)可知：當(dāng)U0 =2V時(shí)，I0=0.2（利用其它數(shù)據(jù)也可），=10 （2）R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時(shí)，它們存在分壓關(guān)系。R0電阻是線性的，而L電阻是非線性的。UL+UR=6V。電源電壓時(shí)6V時(shí)，分析圖像可知：此時(shí)UR =4V，UL=2V IL =0.4。=5 （3） U0=7V R0與RL并聯(lián) 且燈正常發(fā)光 UL額=U0=7V。 由圖像可知此時(shí)：IL額=0.