第二節(jié)電功和電功率焦耳定律

1、第二節(jié)電功和電功率焦耳定律知識要點(diǎn)（一）電功電功是指電流在一段時間里所作的功，它是電轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少的量度。用公式表不W=qU=IUt該式適用于計(jì)算各種電路中電流所作的功。在純電阻電路中又可以用下式表示W(wǎng)=I2加匚,R電功W的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。（二）電功率電功率是電流所做的功跟完成這些功所用的時間的比值。用公式表示W(wǎng)P二二UIt該式適用于計(jì)算各種電路中電流的功率。在純電阻電路中，又可以用下式表示2U2P=IR=R電功率P的單位是瓦特，簡稱瓦，符號對于由電源和用電器組成的閉合回路,W其功率問題可以從電源和用電器兩方面來認(rèn)識。A電源部分電源的總功率：是指電源內(nèi)部非靜電力做的功率總

2、=Iw=IU外+IU內(nèi)=P外+P內(nèi)電源輸出功率：是指電源工作時內(nèi)外電路輸出的功率外=IU外=Iz-I2r=P總-P內(nèi)電源內(nèi)部發(fā)熱功率：是指電源內(nèi)部因發(fā)熱而損耗的功率U2內(nèi)=IU內(nèi)=I2r=Pg-P外rB用電器部分用電器的額定功率：是指用電器在額定電壓下工作的功率。 壓和功率即為用電器的額定電壓和額定功率。用電器的實(shí)際功率，是指用電器在工作時實(shí)際消耗的功率。壓與通過用電器的實(shí)際電流的乘積。即P實(shí)=1實(shí)U實(shí)。3.焦耳定律：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、公式表示般用電器銘牌上標(biāo)明的電它等于用電器兩端的實(shí)際電導(dǎo)體的電阻和通電時間成正比。2RtR的單位是歐，時間t的單位是Q=I使用上式時應(yīng)注意統(tǒng)

3、一單位：電流I的單位是安，電阻秒，熱量Q的單位是焦。疑難分析.電功和電熱的關(guān)系。如果電路是由純電阻組成，這時電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量，即W=Q在純電阻電路中，電功2W=UIT=I2Rt=U-tR如果電路中含有電動機(jī)、電解槽等非純電阻性質(zhì)的用電器，這樣的電路叫非純電阻電路。在非純電阻電路中，電流做功所消耗的電能中的大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，化學(xué)能等其他形式的能，只有少部分電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體（電阻）的內(nèi)能。這時，電流所做的功大于電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量。根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，在非純電阻電路中，電流所做的功W等于所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能E和通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量Q之和，即W=

4、E+Q所以WQ式中電功W只能用公式W=IUt計(jì)算，熱量Q只能用公式Q=I2Rt計(jì)算。.額定功率和實(shí)際功率能使用電器正常工作的電壓叫額定電壓；用電器在額定電壓下工作時的電功率就是額定功率；根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=IU,當(dāng)用電器以額定功率工作時，通過用電器的電流強(qiáng)度稱為額定電流。如果加在用電器兩端的電壓不等于額定電壓，這時用電器所消耗的實(shí)際功率就不等于額定功率。在計(jì)算白熾燈、電烙鐵、電爐這一類僅由電阻絲構(gòu)成的用電器的實(shí)際電功率時，應(yīng)2首先根據(jù)它的額定功率P額、額定電壓U額算出它的電阻（可視為不變）R=,然后根P額U2U；據(jù)電功率的計(jì)算公式P=U（U表示實(shí)際電壓）算出用電器的實(shí)際電功率P=;P額。應(yīng)

5、當(dāng)注意，對于日光燈、電動機(jī)、電解槽等用電器，由于它們不完全由電阻組成，因此2不能應(yīng)用公式P=U或P=I2R進(jìn)行有關(guān)運(yùn)算。例題解析.在圖9-10中，若有0.1C的電荷從M點(diǎn)定向移動到N點(diǎn)，電場力需做6J的功，則R兩端的電壓為多大？在此過程中有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能？解：電場力作功W=qU故U=W=-6-=60（V）電功，它q0.1一7是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少的量度，故有6J的電能轉(zhuǎn)化圖g.io為其他形式的能。.一只標(biāo)有“220V60W的燈泡，在額定電壓下工作時，燈絲中通過的電流是多大？在用電高峰時，如果電路電壓降為200V,這時它消耗的功率是多大？（設(shè)燈絲電阻不隨溫度而變化）解析：燈泡上

6、所標(biāo)“220V60W指的是燈泡的額定電壓和在額定電壓下的額定功率在額定電壓下工作電流 TOC o 1-5 h z P60I=A=0.27A燈泡的電阻U2202U220R=c=807JP60燈泡實(shí)際消耗功率P=U=200W=50WR807.一臺電動機(jī)的額定電壓是220V,額定電流是5A,導(dǎo)線繞組的電阻是6，求(1)它的額定輸入功率多大？(2)工作時因?qū)Ь€發(fā)熱損失的功率多大？(3)它的最大輸出功率多大？解析：(1)額定輸入功率P=UI=220X5W=1.1Kw(2)電動機(jī)發(fā)熱損失功率Pi=I2R=dx6W=150W(3)根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，電動機(jī)的輸出功率為P2=P-Pi=1.1X103-

7、150=950(W)此題外加電壓U不等于繞組中的電流和繞組電阻的乘積，而且UIR,即對于電動機(jī)來2說歐姆定律不適用。所以在計(jì)算導(dǎo)線的損耗熱功率應(yīng)用P=I2R來計(jì)算。若用P=來計(jì)算R繞組的發(fā)熱功率，則U值應(yīng)取5X6=30Vo.用一只標(biāo)有“220V1500W的電熱水壺將一壺20c2.0kg的水燒開，至少要用多長時間？解析：電流通過電水壺內(nèi)的電熱絲產(chǎn)生的熱量Q1,全部被水吸收，只要能先算出20c2.0kg水溫度升高到100c所需要的熱量Q2,即可求出電熱水壺的通電時間t。3Q2=cmgt=4.2父10M2.0 x(10020)=6.72X10JQ1=PtQ1=Q25=448s,即7分28秒_6.72

8、10一31.5105.發(fā)電機(jī)對用戶供電，輸電線的總電阻為r,輸送的電功率P一定，若用電壓U輸電,求輸電線因發(fā)熱損失的功率。若輸電電壓升高為原來的N倍，問輸電線上發(fā)熱損失功率變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？解析：輸電電壓是發(fā)電機(jī)的端電壓，不能認(rèn)為就是輸電線上的電壓損失。可先根據(jù)P輸3U輸送I輸送求出輸電電流，再根據(jù)P=I2r求出輸電線上發(fā)熱損失的功率。輸電電流I=匕，輸電線上發(fā)勢損失功率P1=I2r=(P)2r。UUP1P1若輸電電壓升局到NU則輸電線上發(fā)勢損失功率P2=()2g=2()2r=2Pl即NUNUN，一，一1減小為原來的N知識拓寬伏安法測量純電阻負(fù)載的電功和電功率此法常用在實(shí)驗(yàn)室測純電阻的電功率中

9、，即利用一只伏特表和一只安培表的讀數(shù)進(jìn)行，計(jì)算得到純電阻上消耗的電功率，接法有兩種，如圖9-11所示。O(b)圖9-1！圖9-11（a）中有IU=（Ir+Iv）U=IrU+IvU=P+PV圖9-11（b）中有IU=I（Ur+Ua）=IUr+IUa=Pr+PA上兩式中PR為真實(shí)值，PVPA為兩表的損耗功率。如果要忽略Pv和Pa,那就要求Iv很?。ǚ赜?jì)電阻很大）或Ua很?。ò才嘤?jì)電阻很?。?。在一般情況下，伏特表的電阻總是比較大，安培表電阻總是比較小的。因此當(dāng)待測電阻的阻值很?。ㄟh(yuǎn)比伏特表的電阻為?。r，可采用圖（a）接法，而當(dāng)待測電阻的阻值很大（遠(yuǎn)比安培表的電阻為大）時，可采用圖（b）接法，以減

10、小測量誤差。練習(xí)題一、填空題.某燈泡標(biāo)有“220V100W,表明它的額定工作電壓為V,在此電壓下釋放電功率是W。工作電流是A,工作時它的電阻為Q,此燈工作小時耗電1度，合j。若不計(jì)溫度對電阻的影響，將此燈接到110V的電路中，燈泡的實(shí)際功率為_W。.遠(yuǎn)距離輸電線電阻為1，用400V電壓輸送40kW的電功率，輸電線上損失的電壓為V,損失功率是W。如選用10kV高壓輸送相同的功率，電線損失的電壓為V,損失的功率是W。.由于供電網(wǎng)電壓的降低，用電器的電功率降低了19%這時供電網(wǎng)上的電壓比用電器額定電壓降低了。.一臺電動機(jī)，額定電壓是220V,電阻是0.8Q,在正常工作時通過的電流是50A,則每秒鐘電

11、流做的功是J,每秒鐘產(chǎn)生的熱量是J,每秒內(nèi)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能J。.110V的電阻絲用相同功率的220V的電阻絲的一半來代替，替換后電阻絲所發(fā)出的熱量與原來電阻絲發(fā)出的熱量之比為。二、選擇題.把兩根同種材料的電阻絲分別連在兩個電路中，A電阻絲為L,直徑為d;B電阻絲長 TOC o 1-5 h z 為3L,直徑為3d,要使兩電阻絲在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，加在兩電阻絲上的電壓之比應(yīng)當(dāng)滿足（）(A)UA:Ub=1:1(B)Ua：UB=V3：3(C)UA:Ub=-.3:1(D)Ua：Ub=3:1.為了使電爐消耗的功率減小到原來的一半，應(yīng)（）（A）使電流減半（B）使電壓減半（C）使電爐電阻減半（D）使電壓和

12、電阻的值各減一半W=16J U=4VW=16J U=16V.一根電阻絲，在通過2c的電量時電流做功8J,若在相同時間內(nèi)通過4c電量時，電阻絲上的電流所做的功W和所加電壓U分別是（）(C)W=32JU=4V(D)W=32JU=8V.將一導(dǎo)線拉長n倍后，再接到同一恒壓源上，則導(dǎo)線每秒鐘產(chǎn)生的熱量為原來的()(A)n倍(B)n2倍(C)1/n(D)1/n2.關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下面說法正確的是()(A)在輸電功率一定的條件下，根據(jù)P=UR可知，導(dǎo)線發(fā)熱損失功率與輸電電壓平方成正比，與輸電線電阻成反比。(B)在輸電功率一定的條件下，根據(jù)P=I2R可知，導(dǎo)線發(fā)熱損失功率與輸電電流平方成正比，與輸電線電阻成正

13、比。(C)在輸電功率一定的條件下，輸電線損失功率與輸電電壓平方成反比。(D)在輸電功率一定的條件下，輸電電壓越高，輸電線上電流越大，輸電線上的損失功率也越大。.直流電動機(jī)的電樞電阻為R電動機(jī)正常工作時，電動機(jī)兩端電壓UI,通過電流強(qiáng)度I,工作時間t,那么下面說法正確的是()(A)電動機(jī)消耗電能I2Rt(B0電動機(jī)電樞線圈產(chǎn)生的熱量UIt(C)電動機(jī)電樞線圈產(chǎn)生的熱量I2Rt(D)電動機(jī)輸出的機(jī)械能UIt-I2Rt三、計(jì)算、簡答題.有人說“通過燈泡的電流越大，燈泡就越亮”，這種說法對嗎？現(xiàn)有“220V40W的燈泡和“3V1W的小燈泡，均讓其正常發(fā)光，則通過哪個燈泡的電流大，哪個燈泡亮，為什么？.電流通過電烙鐵、電風(fēng)扇、電解槽時，各是什么能量轉(zhuǎn)化成什么能量？如果加在上述用電器的兩端電壓均為U,通過它們的電流強(qiáng)度均為I,各用電器的電阻均為R,通電時間2均為t,那么，U