第17章 電功電功率電流的熱效應(yīng)

1、第十七講電功 電功率 電流的熱效應(yīng)?？键c(diǎn)一：電能?？键c(diǎn)二：電功率?？键c(diǎn)三：測(cè)小燈泡的電功率 重點(diǎn)摘要常考點(diǎn)四：焦耳定律第十七章電功 電功率 電流的熱效應(yīng) ?？键c(diǎn)一電能常考點(diǎn)一電能1電功：電流通過(guò)某段導(dǎo)體所做的功叫做電功，消耗電能的過(guò)程即電流做功的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是將電能轉(zhuǎn)化為 能的過(guò)程2電能(電功)：國(guó)際主單位是 ，符號(hào) ，日常生活中常用單位是 ，物理學(xué)中叫 ，1 kWh 3電功的基本計(jì)算公式為 ，推導(dǎo)公式為 、 、 。 其他形式焦耳J度千瓦時(shí)(kWh)3.6106 JWUIt5電能表的使用：(1)最后一位有紅色標(biāo)記的數(shù)字表示小數(shù)位(2)電能表前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)如電能表月初

2、讀數(shù) ，月底讀數(shù)是 ，這個(gè)月用電 度，合 J.4電能表：俗稱(chēng)電度表，是測(cè)量 的儀表電能表上標(biāo)有“220 V2.5 A”和“3000 r/(kWh)”等字樣，表示的物理意義分別是：這只電能表只能在電壓為 的電路中使用，允許通過(guò)的標(biāo)定電流是 ，每消耗1 kWh的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò) r.電能(電功)220 V2.5 A300018.63 2 6 5 43 2 4 6 8 ?？键c(diǎn)二電功率常考點(diǎn)二電功率1電功率：反映電流做功 的物理量，電功率等于 與 之比2電功率公式：P ，若是純電阻電路，由歐姆定律可得變形公式P 或P 3單位：國(guó)際主單位是 ，另一個(gè)單位是 ，二者換算關(guān)系是 快慢電功時(shí)間UI瓦特千

3、瓦4額定電壓和額定功率：額定電壓是指用電器在 時(shí)的電壓，額定功率是指用電器在 電壓下的電功率，與實(shí)際電壓、實(shí)際功率的關(guān)系如下： ，則 ，用電器正常工作；若 額時(shí)，則 ，用電器不能正常工作； ，損壞用電器 幫你歸納不同的用電器功率一般不同：空調(diào)、微波爐的功率大約為1000 W；電視機(jī)、電子計(jì)算機(jī)的功率大約為200 W；電冰箱、電風(fēng)扇的功率約為100 W.正常工作額定= 易錯(cuò)警示1.由公式PUI可知不能單純地說(shuō)電功率與電壓U成正比，與電流I成正比，因?yàn)楫?dāng)加在電路兩端的電壓變化時(shí)，通過(guò)電路中的電流也隨著變化2電功率大的用電器只能說(shuō)明該用電器消耗電能快或電流做功快，并不表示電流做功的多少3公式PUI的

4、適用條件：用于一切電功率的計(jì)算， 是功率的定義式，適合力、熱、電和其他任何情況下的能量轉(zhuǎn)化功率的計(jì)算，對(duì)于純電阻電路來(lái)說(shuō)還可先用推導(dǎo)式P 和P = 來(lái)計(jì)算4燈泡的亮度是由燈泡的實(shí)際功率決定的5用電器的P額、U額具有唯一性、對(duì)應(yīng)性，而用電器的U實(shí)、P實(shí)有很多個(gè)，且U實(shí)、P實(shí)具有同體性、同時(shí)性 常考點(diǎn)三測(cè)小燈泡的電功率?？键c(diǎn)三測(cè)小燈泡的電功率1原理：用 表測(cè)出小燈泡兩端電壓U，用 表測(cè)出通過(guò)小燈泡的電流I，用公式 算出小燈泡的功率P.電壓電流P PUI I2電路圖：如圖所示3滑動(dòng)變阻器的作用：(1) (2)改變 ，從而實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量保護(hù)電路小燈泡兩端電壓 幫你歸納多次測(cè)量的目的：1在測(cè)量小燈泡電功率

5、的實(shí)驗(yàn)中，多次測(cè)量的目的是為了研究小燈泡亮度(或電功率)與燈泡兩端電壓的關(guān)系2在測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，多次測(cè)量的目的是為了研究小燈泡的電阻是否與溫度有關(guān)3在測(cè)量定值電阻的實(shí)驗(yàn)中，多次測(cè)量的目的是為了求平均值，以減小測(cè)量誤差. 4測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)與測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)的對(duì)比：(1)同：器材、電路圖、滑動(dòng)變阻器作用、實(shí)驗(yàn)故障(2)異：實(shí)驗(yàn)原理(3)聯(lián)系：利用測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以計(jì)算小燈泡的電阻；同樣，利用測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以計(jì)算小燈泡的電功率5實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的故障及其產(chǎn)生的原因：(1)故障現(xiàn)象：燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)較大(指示電源電壓)產(chǎn)生原因：燈泡 (2)故

6、障現(xiàn)象：小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)產(chǎn)生原因：燈泡 (3)故障現(xiàn)象：燈泡發(fā)光較暗，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數(shù)均不變產(chǎn)生原因：滑動(dòng)變器 (4)故障現(xiàn)象：燈泡發(fā)光較亮，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數(shù)均不變產(chǎn)生原因：滑動(dòng)變阻器 (5)故障現(xiàn)象：燈泡發(fā)光，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)變大，而電壓表的示數(shù)變小產(chǎn)生原因：電壓表 (6)故障現(xiàn)象：燈泡發(fā)光較暗，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)都不能達(dá)到燈泡的額定電壓產(chǎn)生原因：電源電壓 燈泡的額定電壓(7)故障現(xiàn)象：燈泡發(fā)光，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的示數(shù)變化均很小產(chǎn)生原因：

7、滑動(dòng)變阻器的最大值太 相對(duì)于燈泡的電阻)斷路短路接入的是下面兩個(gè)接線柱接入的是上面兩個(gè)接線柱接在了滑動(dòng)變阻器兩端小于小 常考點(diǎn)四焦耳定律常考點(diǎn)四焦耳定律1電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) 能轉(zhuǎn)化為 能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)電內(nèi)2焦耳定律(1)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟 的平方成正比，跟導(dǎo)體的 成正比，跟 成正比，這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律(2)焦耳定律的公式為Q 其中I表示電流，單位是A，R表示電阻，單位是 ，t表示時(shí)間，單位是s，Q表示熱量，單位是J.(3)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能，那么，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W，即QWUIt，再根據(jù)歐姆定律UIR，就得到Q

8、.電流電阻通電時(shí)間3電熱的利用和防止(1)利用：電熱水器、電飯鍋、電熨斗等(2)防止：帶有孔的電視機(jī)后蓋、電腦的微型風(fēng)扇等 幫你歸納1.電熱擋位判定方法：由 在電源電壓U一定時(shí)，電阻越小，電功率越大，為高溫?fù)跷唬粗?，為低溫?fù)跷?純電阻電路，串聯(lián)電路： ，并聯(lián)電路： . 剖析剖析1 電能表的相關(guān)計(jì)算電能表的相關(guān)計(jì)算 例例1 2014廣安，11一天，小紅看她家電能表的表盤(pán)如圖所示，此時(shí)電能表的讀數(shù)是 kWh；該電能表的表盤(pán)每轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)，說(shuō)明小紅家的用電器消耗了 kWh的電能 解析：電能表的示數(shù)：314.5 kWh；小紅家用電器消耗的電能：W kWh0.5 kWh. 【方法點(diǎn)撥】(1)電能表讀數(shù)時(shí)

9、，注意最后一位是小數(shù)；單位kWh.(2)600 r/kWh所表示的物理意義：電路中每消耗1 kWh的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)600 r，據(jù)此求出表盤(pán)轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)消耗的電能例 1 圖314.50.50.5剖析剖析2 對(duì)實(shí)際功率與額定功率認(rèn)識(shí)對(duì)實(shí)際功率與額定功率認(rèn)識(shí)例例2 2014巴中，11如圖所示，兩只額定電壓相同的燈泡 ，串聯(lián)在電路中，閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)， 不亮， 亮，電壓表有一定的示數(shù)，其原因可能是( )BA 的燈絲燒斷B 的電阻小于 的電阻C 的實(shí)際功率小于 的實(shí)際功率D 的額定功率大于 的額定功率例 2 圖 解析：如果燈泡 的燈絲燒斷，則燈泡 也不會(huì)亮，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電路圖可知，兩燈泡串聯(lián)， 亮，

10、說(shuō)明電路為通路；電壓表測(cè)量 兩端電壓，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明 完好，燈泡 不亮，說(shuō)明燈泡 的實(shí)際功率太小，由 知，電流相同時(shí)，功率越小，阻值越小，因此燈 的阻值要小于燈 的阻值，故B正確；綜合B選項(xiàng)中的分析可知， 不亮， 亮，說(shuō)明 的實(shí)際功率較大， 的實(shí)際功率較小，故C錯(cuò)誤；由B項(xiàng)分析可知： ，那么在額定電壓相同時(shí)，由 可得出阻值越大，其額定功率越小，即燈 的額定功率要大于燈 的額定功率，故D錯(cuò)誤，故選B. 【方法點(diǎn)撥】知道燈泡的亮度取決于燈泡的實(shí)際功率是正確解題的前提與關(guān)鍵，熟練應(yīng)用串聯(lián)電路的特點(diǎn)、功率公式及歐姆定律即可解題剖析剖析3 電功率的相關(guān)計(jì)算電功率的相關(guān)計(jì)算例例3 2014南京，19L

11、ED燈具有節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，如圖是額定電壓為220 V、額定功率為4.4 W的LED燈泡，該燈泡的額定電流是 A，若它每天正常發(fā)光5 h，一個(gè)月(30天)消耗的電能是 kWh，與普通白熾燈相比，在達(dá)到相同亮度的條件下，假設(shè)LED燈可以節(jié)約90%的電能，則這個(gè)LED燈與功率為 W的白熾燈亮度相當(dāng)例 3 圖0.020.6644 解析：該燈泡的額定電流是 ；消耗的電能WPt0.0044 kW5 h300.66 kWh；設(shè)兩種燈泡正常發(fā)光的時(shí)間為t， ，LED消耗的電能為 kWt，白熾燈消耗的電能為 ，在達(dá)到相同亮度的條件下，LED燈可以節(jié)約90%的電能， 90%，解得：剖析剖析4 焦耳定律及其應(yīng)用焦

12、耳定律及其應(yīng)用例例4 2014成都，22將阻值為R甲40 和R乙10 的兩個(gè)電阻串聯(lián)后接在電源上，相同時(shí)間內(nèi)，兩電阻中產(chǎn)生熱量較多的是 若將兩電阻并聯(lián)后接在4 V的電源上，1 min內(nèi)兩電阻產(chǎn)生的總熱量為 J.120 解析：已知 ，根據(jù)焦耳定律 ，兩個(gè)電阻串聯(lián)后，通過(guò)的電流相等，相同時(shí)間內(nèi)，電阻 中產(chǎn)生熱量較多；兩電阻并聯(lián)，由 得， 共產(chǎn)生的熱量 【方法點(diǎn)撥】此題考查學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路、并聯(lián)電路特點(diǎn)的掌握和利用焦耳定律比較導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，熟記電路特點(diǎn)，靈活運(yùn)用焦耳定律公式是解決此題的關(guān)鍵學(xué)生隨堂鞏固1如圖是一電能表面板的圖片，據(jù)此你認(rèn)為下面有關(guān)該表的幾個(gè)參數(shù)的說(shuō)法正確的是( )A220 V說(shuō)明

13、該電能表只能在220 V的電路中使用B10(20) A表明該表在工作時(shí)，流過(guò)的電流可以是10 A也可以是20 AC50 Hz是說(shuō)該表在50 Hz的交流電路中使用D600 revs/(kWh)是說(shuō)，當(dāng)電能表上的圓盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)600轉(zhuǎn)時(shí)，該表已消耗了1 kWh的電能第 1 題圖C 解析：220 V告訴我們?cè)撾娔鼙響?yīng)該在多高電壓的電路中工作，但稍高或稍低于此電壓時(shí)，電能表仍舊可以使用，且不影響工作，故A錯(cuò)；10(20)A表明該表正常工作時(shí)，通過(guò)的電流為10 A或10 A以下，短時(shí)間應(yīng)用時(shí)電流可大些，但不能超過(guò)20 A，故B錯(cuò)誤；50 Hz是說(shuō)這個(gè)電能表應(yīng)在50 Hz的交流電路中使用，不同國(guó)家交流電頻率不同

14、，我國(guó)交流電頻率為50 Hz，故C正確；600 revs/(kWh)說(shuō)的是接在這個(gè)電表上的用電器，每消耗1 kWh的電能，電能表的表盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)600轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤，故選C.2如圖是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩阻值分別為R和2R的電阻絲浸在相同質(zhì)量和初溫的煤油中，每一燒瓶里各插入一溫度計(jì)關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的做法和說(shuō)法正確的是( )A用溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少的方法，用的是控制變量法B兩根電阻絲采用如圖所示中的連接方式的目的是控制電壓相同C在通電時(shí)間相同時(shí)，兩瓶中煤油吸收的熱量相同D實(shí)驗(yàn)中用的是煤油而不是水，主要是因?yàn)槊河褪墙^緣體，且在相同的條件下煤油的溫度變

15、化明顯D第2題圖3通過(guò)測(cè)量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)，我們了解了實(shí)際功率與額定功率的區(qū)別，以下關(guān)于電功率的說(shuō)法中正確的是( )A用電器的實(shí)際功率一定大于其額定功率B同一用電器的實(shí)際功率可有無(wú)數(shù)個(gè)值，而額定功率只有唯一值C將標(biāo)有“220 V40 W”的燈泡接在110 V電路上時(shí)，它的實(shí)際功率為20 WD額定功率大的用電器，電流做的功也越多B4如圖所示電路，電源電壓保持不變只閉合開(kāi)關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.2 A，再閉合開(kāi)關(guān)S1，電流表的示數(shù)變化了0.3 A那么閉合S、S1 后，R1與R2 的電功率之比是( )A2 3B3 2C5 2D1 2 解析：當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，電路為 的簡(jiǎn)單電路，電流表的示數(shù)為通過(guò)

16、R1的電流，即 0.2 A；當(dāng)再閉合 時(shí)，兩電阻并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，閉合開(kāi)關(guān) 時(shí)通過(guò) 的電流不變，并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，通過(guò) 的電流等于電流表的示數(shù)變化量，即 0.3 A.并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，閉合S、 后， 與 的電功率之比： .A第4題圖5如圖所示，是研究電流熱效應(yīng)的部分實(shí)驗(yàn)電路，甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值比較通電后兩根電阻絲各自?xún)啥说碾妷?以及它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)分別產(chǎn)生的熱量 的大小，下面關(guān)系中正確的是( )C 解析：由于兩電阻絲串聯(lián)，流過(guò)它們的電流I相等，通電時(shí)間t相等，由題意知： 知： 第5題圖 實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化過(guò)關(guān) 實(shí)驗(yàn)

17、一測(cè)定小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)一測(cè)定小燈泡的電功率 命題角度命題角度：1.實(shí)驗(yàn)電路圖的連接.2.在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該斷開(kāi).3.滑動(dòng)變阻器的使用.4.電路故障分析.5.電流表和電壓表的使用和讀數(shù).6.電功率的計(jì)算公式的應(yīng)用例例1 在“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為6 V，小燈泡的額定電壓為3.8 V.例 1 圖(1)小明同學(xué)在連接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)還有導(dǎo)線未接上，如圖甲所示，請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線把圖甲中的電路連接好(導(dǎo)線不得交叉)如答圖所示 例 1 答圖(2)在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該是 (3)小明同學(xué)在檢查電路連接時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該移到 端(選填“A”或“B”)另一同學(xué)小紅接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)

18、，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針的轉(zhuǎn)向情況如圖乙所示，則可能的原因是：電流表 ，電壓表 斷開(kāi)的B正負(fù)接線柱接反了量程太小(4)要使小燈泡正常發(fā)光，小明應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為 V，若此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，其示數(shù)為 A，那么小燈泡的額定功率是 W.3.80.31.14 解析：(1)如答圖所示(2)在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該是斷開(kāi)的；(3)由實(shí)物電路圖知，滑片在B端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，因此在檢查電路連接時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該移到B端；由圖乙知，電流表指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)向左偏轉(zhuǎn)，是因電流表正負(fù)接線柱接反造成的；由圖乙知，電壓表指針超過(guò)電壓表的最大刻度線，這是所選電壓表量程太小造成的

19、；(4)當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8 V時(shí)燈泡正常發(fā)光；由圖丙知：電流表量程是0.6 A，最小分度值是0.02 A，電流表示數(shù)是0.3 A，燈泡的額定功率PUI3.8 V0.3 A1.14 W.實(shí)驗(yàn)二探究影響電流熱效應(yīng)的因素實(shí)驗(yàn)二探究影響電流熱效應(yīng)的因素 命題角度：命題角度：1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程的改進(jìn).2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論的判斷依據(jù).3.錐形瓶中裝入等質(zhì)量的紅墨水的目的.4.用相同的電阻絲及玻璃管的作用.5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果.6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論例例2 在學(xué)習(xí)“探究影響電流熱效應(yīng)的因素”時(shí)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)用電阻絲對(duì)煤油加熱時(shí)，觀察溫度計(jì)的示數(shù)變化的過(guò)程非常耗時(shí)，為了減少實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，他們提出了如下改進(jìn)的設(shè)想：設(shè)想一：將煤油換成水來(lái)做實(shí)驗(yàn)設(shè)想二：通過(guò)加熱空氣來(lái)做實(shí)驗(yàn)(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí)，他們經(jīng)過(guò)討論，斷定設(shè)想一是錯(cuò)誤的，你認(rèn)為他們判斷的依據(jù)是： 水的比熱容大，溫度難升難降例 2 圖(2)為了驗(yàn)證設(shè)想二，他們?cè)O(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)：在錐形瓶中裝入 的紅墨水，用相同的電阻絲及玻璃管組成如圖A、B的裝置，通電后通過(guò)玻璃管中液柱的高度來(lái)顯示 的大小然后把它們分