第五節(jié)-電功率

第五節(jié)電功率學(xué)習(xí)目標(biāo)1、理解電功、電功率的概念。2、知道焦耳定律及其在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。3、理解閉合電路中的功率關(guān)系常見的家用電器討論與交流問題1：以上用電器的共同特點是什么？都要消耗電能，靠電流做功來工作。問題2：我們初中就學(xué)過W=UIt，那么什么是電功？公式是怎么推導(dǎo)出來的？課前思考電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，舉出一些大家熟悉的例子。2通過前面的學(xué)習(xí)，可知導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動，電場力對定向移動的電荷做功嗎？31做功，而且做正功

電能→機(jī)械能，如電動機(jī)。電能→內(nèi)能，如電熱器。電能→化學(xué)能，如電解槽。電功定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。實質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)。電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式能。

思考1、若電荷q在電場力作用下從A搬至B，AB兩點間電勢差為UAB，則電場力做功為W＝qUWAB＝qUAB2、對于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功

電荷q的移動過程，導(dǎo)體中形成電流，且I＝q/t所以W＝qU＝UIt電功的表達(dá)式W=UIt表達(dá)式的物理意義電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時間成正比。適用條件可求任何情況的電功。單位電流單位用安培（A），電壓單位用伏（V），時間單位用秒（S），則電功的單位是焦耳（J）。常用的單位還有：千瓦時（度）電功的物理意義：電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，電流做功多少，表明有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能?？梢婋姽Ψ从沉穗娔苻D(zhuǎn)化為其他形式能的多少。電功越大，轉(zhuǎn)變成其它形式的能就越多，反之越少。電功率表達(dá)式：P＝W/t＝UI單位：功的單位用焦耳（J），時間單位用秒（s），功率單位為瓦特（W）。1W=1J／s1kW＝1000W電功率反映了電流做功的快慢程度用電器的額定功率和實際功率額定電壓是指用電器在正常工作的條件下應(yīng)加的電壓，在這個條件下它消耗的功率就是額定功率，流經(jīng)它的電流就是額定電流，用電器正常工作。用電器實際工作時的功率叫實際功率，這時的工作電壓不一定是額定電壓，因而實際功率也不一定等于額定功率。練習(xí)

生活中常用的電功單位是KW·h（俗稱“度”），請問，1KW的用電器在1h內(nèi)所消耗的電功等于多少焦耳？解：由P=W/t，得到W=Pt所以，W=Pt=1000×3600J=3.6×106J1KW=1000W1h=3600s練習(xí)兩個燈泡A“220V100W”和B“220V40W”它們的電阻分別為多少？串聯(lián)后接在電路中，通電后，它們工作是在額定功率下還是實際功率下？那個燈泡更亮？解：RA＝U2/PA=484ΩRB＝U2/PB=1210Ω串聯(lián)后，兩燈的電流相同，根據(jù)P=UI=I2R可知，電阻大的燈泡實際功率大，所以B燈較亮焦耳定律——電流熱效應(yīng)定義式：Q＝I2Rt（Q的單位：J）公式Q＝I2Rt是定義式，可求任何電路中電流I通過電阻R時產(chǎn)生的熱量。焦耳定律的微觀解析實質(zhì)：電流的熱效應(yīng)實質(zhì)上時電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。熱功率單位時間內(nèi)電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的功率叫熱功率。熱功率即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率，P＝Q/t＝I2R電熱杯電風(fēng)扇下面兩圖，電能分別轉(zhuǎn)變成那種能量？例題一臺電動機(jī)的額定電壓是220V，線圈的電阻是0.2?,正常工作時通過的電流是20A，求：（1）每秒內(nèi)電流所做的功（2）電動機(jī)線圈電阻上每秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量解：（1）電功W=UIt=220×20×1J=4.4×103J(2)電阻上的熱量Q=I2Rt=202×0.20×1J=80J可見，非純電阻電路中，電功比電熱要大v電功W轉(zhuǎn)變成內(nèi)能—電熱QrE,rII熱能Q機(jī)械能E電源輸出電功W可見，電功W和熱能的大小關(guān)系：W>Q純電阻電路如果一段電路中只含有電阻元件，稱之為純電阻電路。電流通過電路時，電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱，且電功率和熱功率相等。W=Q=UI=I2R=U2/R非純電阻電路如果電路中除了含有電阻外，還包括電動機(jī)、電解槽等把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器，這種電路稱為非純電阻電路。2在非純電阻電路中，電功和電熱是整體和部分的關(guān)系，即W＝Q＋E其他，故W>Q即UIt>I2Rt，電功率大于熱功率UI>I2R，在計算電功和電熱時要用各自的定義式：

W＝UItP＝UI

Q=I2RtP熱＝I2R1電功、電熱對照表項目電功電熱電功與電熱的比較電功實質(zhì)是電場力移動電荷做的功，W=Uq=UIt電熱是由于電流的熱效應(yīng)，電流通過導(dǎo)體發(fā)熱，Q=I2Rt電功與電熱的聯(lián)系與區(qū)別純電阻電路中，U=IRUIt=I2Rt=U2t/R電功等于電熱一般電路中電流通過導(dǎo)體時，不僅發(fā)熱，而且還能做功、電解等等，在一般電路中，電功大于電熱。即UIt>I2Rt電功率與熱功率的關(guān)系純電阻電路中，P=UI=I2R=U2/R非純電阻電路中UI>I2R【例題】如圖所示，有一提升重物用的直流電動機(jī)，內(nèi)阻r=0.6Ω，

R=10Ω，U=160V，電壓表的讀數(shù)為110V，求MVUR（1）通過電動機(jī)的電流是多少？（2）輸入到電動機(jī)的電功率是多少？（3）在電動機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動機(jī)工作1h所產(chǎn)生的熱量是多少？1.電功和電功率2.焦耳定律和熱功率純電阻電路一.知識要點回顧非純電阻電路3、閉合電路中的功率

IE=IU外+IU內(nèi)閉合電路中的功率問題電源的功率P總：電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也稱為電源的總功率。公式：P總=IE普遍適用

只適用于外電路為純電阻的電路。總閉合電路中的功率問題電源內(nèi)阻消耗功率P內(nèi)：電源內(nèi)阻的熱功率，也稱為電源的消耗功率。公式：P內(nèi)＝I2r電源的輸出功率P出：外電路的消耗功率。公式：P出＝IU外普遍適用P出

只適用于外電路為純電阻的電路。閉合電路上功率分配關(guān)系閉合電路上功率分配關(guān)系：

P總＝P出＋P內(nèi)即：EI＝UI＋I(xiàn)2r閉合電路上功率的分配關(guān)系反映了閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化和守恒。電源的效率外總外外由上式可知，外電阻越大，電源的效率越高輸出功率與外電阻之間的關(guān)系電源的輸出功率P輸：1、由上式可以知道，當(dāng)R＝r時，輸出功率最大，Pmax＝E2/（4r），此時電源的效率為50％2、當(dāng)R>r時，隨著R的增大輸出功率減少3，當(dāng)R<r時，隨著R的增大輸出功率增大4、當(dāng)P出<Pmax時，每個輸出功率對應(yīng)兩個可能的外電阻R1和R2，且R1×R2＝r2輸外R1R20rP輸R電源的輸出功率和效率的討論ErRR0在右圖中，若E=3V，r＝0.5Ω，R0＝8.5Ω，變阻器的最大值是10Ω，討論：

1.在R等于多少時，R和R0消耗的功率才最大？2.在R等于多少時，R消耗的功率才最大？

3.當(dāng)R等于多少時，R0消耗的功率才最大呢？4.當(dāng)變阻器的最大值是6Ω，以上三問怎樣？由上述分析可知，在研究電阻上消耗的功率時，應(yīng)注意區(qū)分“可變與定值”著這兩種情況，兩種情況中求解的思路和方法是不相同的等效電源法：即把電路中的定值電阻等效成電源內(nèi)阻，當(dāng)可變電阻等于電源內(nèi)阻時，其獲得功率最大。配方法、不等式法等。用分式的性質(zhì)求解極值問題。練習(xí)2.電源的電動勢和內(nèi)阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過程中，下面說法中正確的是()(A)電源的路端電壓一定逐漸變小(B)電源的輸出功率一定逐漸變小(C)電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大(D)電源的供電效率一定逐漸變小ACD練習(xí)3具有一定的電動勢和內(nèi)電阻的電源接一個“6V,3W”的小燈泡能正常發(fā)光，若改接“6V，6W”的小燈泡，則該燈泡的實際功率將（）A．一定大于3WB.一定小于3WC.一定等于3WD.以上三種情況都可能存在D如圖電路中，電源電壓為60V，內(nèi)阻不計，電阻R＝2Ω，電動機(jī)的內(nèi)電阻為R0＝1.6Ω，電壓表的示數(shù)為50V，電動機(jī)正常工作，求電動機(jī)的輸出功率？解：電動機(jī)正常工作，兩端的電壓U0＝50V，則電阻R兩端的電壓為U＝10V,所以電路的電流

I＝U/R＝10/2＝5A

電動機(jī)的輸出功率

P出＝U0I－I2R0＝210W