第十八章

電功率

復(fù)習(xí)與提高電功率電能電功電功率焦耳定律電源提供電能?chē)?guó)際單位：焦耳；常用單位：千瓦時(shí)，度。1KWh=3.6×106J測(cè)量工具：電能表，有兩種計(jì)算電能的方法電流做的功叫電功；實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能公式：W＝UIt;推導(dǎo)公式：W＝U2t/R,W＝I2Rt表示電流做功快慢的物理量；單位：瓦特、千瓦公式：P＝W/t,p＝UI;推導(dǎo)公式：P＝U2/R,P＝I2R額定電壓、額定功率，實(shí)際電壓、實(shí)際功率測(cè)量小燈泡的電功率電功率的直接測(cè)量：電力檢測(cè)儀；間接測(cè)量：伏安法測(cè)量電流的熱效應(yīng)影響因素：電流、電阻、通電時(shí)間公式：Q＝I2Rt;推導(dǎo)公式：Q＝U2t/R,Q＝UIt電熱與電功：純電阻Q=W,非純電阻Q＜W電熱的利用與防止思維導(dǎo)圖第1節(jié)電能電功一、電能1.電能的來(lái)源與能量轉(zhuǎn)化電能化學(xué)機(jī)械地?zé)崽?yáng)核2.電能的單位（1）國(guó)際單位：

，簡(jiǎn)稱

，用字母

表示。（2）常用單位：

，字母符號(hào)為

，也叫“

”。1度=1kW·h焦耳焦J千瓦時(shí)KW·h度=1×103W×3600s=3.6×106J3.電能的利用與能量轉(zhuǎn)化內(nèi)機(jī)械內(nèi)光內(nèi)化學(xué)二、電能的計(jì)量1.電能表用來(lái)計(jì)量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能。2.電能表的種類常見(jiàn)的電能表：機(jī)械式電能表、IC卡電能表、電子式電能表。3.電能表的讀數(shù)電能表計(jì)數(shù)器上顯示的數(shù)字是表從開(kāi)始到讀數(shù)為止用電器消耗的電能。示數(shù)：整數(shù)加一位小數(shù)，如圖為_(kāi)_____kW·h。4.利用電能表求消耗的電能318.6（1）電能表計(jì)算器上前后兩次的示數(shù)之差就是用電器在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能：W=

（2）利用電能表的轉(zhuǎn)數(shù)求電能的方法利用電能表轉(zhuǎn)盤(pán)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n和電能表參數(shù)Nrevs/kW·h，可以比較精確的計(jì)算出某段時(shí)間內(nèi)消耗的電能。即W=n/NkW·h=

三、電功1.電功的概念（1）定義：

所做的功叫做電功，用

表示。（2）實(shí)質(zhì)：

能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程是

做功的過(guò)程，有多少電能發(fā)生了轉(zhuǎn)化就說(shuō)電流做了多少功，即電功是多少。電能是狀態(tài)量：反映了做功的本領(lǐng)；W后-W前n/NkW·h×3.6×106J電流W電電流電功是過(guò)程量：反映了一段時(shí)間內(nèi)電能

或

電能的多少。2.實(shí)驗(yàn)探究：影響電流做功多少的因素（1）探究電功與電壓的關(guān)系③結(jié)論：在通過(guò)用電器的電流與通電時(shí)間相同時(shí)，用電器兩端的電壓越大，電流做功就越

。②現(xiàn)象：電流與通電時(shí)間相同，兩端電壓較高的小燈較

。①把兩盞規(guī)格不同的小燈

聯(lián)在電路中，用電壓表分別測(cè)量它們兩端的電壓，同時(shí)觀察比較小燈的

情況。（2）探究電功與電流的關(guān)系①如圖所示，把兩盞規(guī)格不同的轉(zhuǎn)化消耗串發(fā)光亮多小燈

聯(lián)，用電流表分別測(cè)量通過(guò)它們的電流，同時(shí)觀察比較小燈的發(fā)光情況。②現(xiàn)象：電壓與通電時(shí)間相③結(jié)論：在用電器兩端的電壓與通電時(shí)間相同時(shí)，通過(guò)用電同，通過(guò)電流較大的燈泡較

。器的電流越大，電流做功就越

。（3）進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)可得出：電流所做功的大小與電壓、電流、通電時(shí)間成

比.3.電功的計(jì)算（1）物理學(xué)規(guī)定：電功等于電壓、電流與通電時(shí)間的

。（2）公式：電功=

并亮多正乘積電壓×電流×通電時(shí)間W=UIt（3）國(guó)際單位：

（

）1J=1V×1A×1S常用單位：

（

）1kw·h=

4.電功的推導(dǎo)公式由W＝UIt和歐姆定律I＝U/R可推導(dǎo)出電功的兩個(gè)公式：W=

W＝

提示：（1）W＝UIt是普遍適用的公式；電功的兩個(gè)推導(dǎo)公式只適用于________電路；（2）利用電功公式及其變形公式時(shí)，要注意各物理量的

性和

性。焦耳J千瓦時(shí)KW·h3.6×106JU2/R

tI2Rt同一同時(shí)純電阻第2節(jié)電功率一、電功率1.比較電流做功快慢的方法（1）相同時(shí)間，比較電功的多少，電功越多，表示電流做功越

；（2）電功相同，比較所用的時(shí)間，用的時(shí)間越短，表示電流做功越

；做功的快慢，比值越大，表示電流做功越

。2.電功率（1）物理意義：是表示電流做功

的物理量。（2）定義：電功率等于電功與時(shí)間之

。（3）公式：電功率=電功

/時(shí)間快慢比比值快快快（3）用電功與時(shí)間的

表示電流P=W

/t（4）電功率的推導(dǎo)公式:由P=W/tW=UItI=U/R得P=

P=

P=

（5）電功率單位國(guó)際單位：瓦特（W）常用單位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）換算關(guān)系：1kW=

W1W=

mW（6）一些用電器的電功率3.電功率和電功的區(qū)別UIU2/RI2R103

103

多少快慢W=UItP=W/t=UI千瓦時(shí)千瓦二、額定電壓額定功率1.測(cè)量小燈泡的電功率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）會(huì)用電壓表和電流表測(cè)量小燈泡的電功率。（2）會(huì)正確調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變小燈泡兩端電壓。（3）會(huì)總結(jié)實(shí)際功率隨電壓的變化規(guī)律，會(huì)總結(jié)燈泡亮度隨實(shí)際功率的變化規(guī)律?！緦?shí)驗(yàn)原理】根據(jù)公式P=

，若求小燈泡的電功率，需測(cè)定小燈兩端的

與通過(guò)的

。用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，用電流表測(cè)出通過(guò)小燈泡的電流，就可以計(jì)算出小燈泡的電功率，這種測(cè)量方法也叫做

法。電源、開(kāi)關(guān)、電流表、電壓表、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、小燈泡（額定電壓2.5V）。【實(shí)驗(yàn)器材】【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】（1）設(shè)計(jì)電路如圖所示。（2）按照電路圖連接電路。注意

開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器滑片放在阻值

處。將電壓表和電流表指針調(diào)

。UI電壓電流伏安斷開(kāi)最大零（3）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V（等于額定電壓），記下此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)，并觀察燈泡的發(fā)光情況。（4）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.0V（低于額定電壓），記下此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)，并觀察燈泡的發(fā)光情況。（5）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.9V（不能超過(guò)額定電壓的1.2倍），記下此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)，并觀察燈泡的發(fā)光情況。【數(shù)據(jù)記錄處理】根據(jù)公式P=UI計(jì)算出小燈泡的額定功率和實(shí)際功率。0.260.220.280.650.440.81正常較暗較亮【分析與論證】①分析表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的實(shí)際電壓越高，小燈泡的實(shí)際功率越大，燈泡越

。②小燈泡的亮度是直接由它的

電功率決定。③小燈泡的實(shí)際功率有多個(gè)，額定功率

有一個(gè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）當(dāng)小燈泡的實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率亮實(shí)際只P=UI=2.5V×0.26A=0.65W等于額定功率，小燈泡

發(fā)光。P額=UI=2.5V×0.26A=0.65W（2）當(dāng)實(shí)際電壓低于額定電壓時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率小于額定功率，小燈泡發(fā)光較

。（3）當(dāng)實(shí)際電壓高于額定電壓時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率大于額定功率，小燈泡發(fā)光較

.【交流討論】（1）對(duì)小燈泡的電功率進(jìn)行了三次測(cè)量，為什么不求小燈泡功率的平均值?【分析】額定功率是額定電壓下的功率，不是不同電壓下功率的平均值；用電器在不同電壓下的實(shí)際功率不同，把三次測(cè)量的平均值作為小燈泡的額定功率是不合理的。正常暗亮（2）本實(shí)驗(yàn)與伏安法測(cè)小燈泡電阻相比較，有哪些異同點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)原理不同測(cè)電功率P=UI測(cè)燈泡電阻R=U/I實(shí)驗(yàn)結(jié)論不同小燈泡的亮度由它的實(shí)際電功率決定，實(shí)際功率越大，燈泡越亮。小燈泡的電阻隨著燈絲溫度的升高而變大。視頻回憶——《測(cè)量小燈泡的電功率》2.額定電壓與額定功率及其相關(guān)物理量用電器

時(shí)的電壓叫作額定電壓，用電器在

電壓下工作時(shí)的電功率叫作額定功率。通常用電器的銘牌上標(biāo)有

電壓和

功率。正常工作額定額定額定實(shí)際電壓用電器

時(shí)的電壓可能等于額定電壓，也可能不相等實(shí)際功率用電器在__________下工作時(shí)的功率可能等于額定功率，也可能不相等視頻講解——《額定功率與實(shí)際功率》小結(jié)：電功率可以使用電力監(jiān)測(cè)儀直接測(cè)量，還可以通過(guò)測(cè)量用電器兩端的電壓和通過(guò)用電器的電流，由電功率公式P=UI計(jì)算得出。實(shí)際工作實(shí)際電壓第4節(jié)焦耳定律一、電流的熱效應(yīng)1.電流的熱效應(yīng)（1）尋找以下用電器的共同特點(diǎn)電熱毯、電水壺、電飯煲、烤箱等。電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成

能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。（2）電流的熱效應(yīng)分析：用電器工作時(shí)都要

電能，都會(huì)

，在這個(gè)過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為

能。2.探究影響電流的熱效應(yīng)的因素消耗發(fā)熱內(nèi)內(nèi)【提出問(wèn)題】電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)?【猜想及其依據(jù)】①可能與通過(guò)導(dǎo)體的電流有關(guān)。因?yàn)閷?dǎo)體在通入電流時(shí)才會(huì)發(fā)熱，所以電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟電流有關(guān)；②可能與導(dǎo)體的電阻有關(guān)。導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián)接入電路，電流是相同的，③可能與通電時(shí)間有關(guān)。由生活經(jīng)驗(yàn)可知，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量也會(huì)越多。電熨斗熱的溫度高，而導(dǎo)線幾乎不熱，電流產(chǎn)生的熱可能與電阻有關(guān)?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）實(shí)驗(yàn)裝置介紹（焦耳定律演示器）透明的塑料容器內(nèi)密閉著空氣；容器內(nèi)部的空氣與U形管一端相連通。容器中有一段電阻絲，兩個(gè)容器里的電阻絲串聯(lián)在一起接入電路。（2）實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，兩個(gè)透明容器中密封著空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣的體積變化。同時(shí)使用兩個(gè)密閉容器時(shí)，哪一側(cè)U型管中液柱出現(xiàn)的高度差大，表明哪一側(cè)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。（3）研究方法①控制變量法：在探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少跟電流、電阻、通電時(shí)間的關(guān)系時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)該控制兩個(gè)物理量不變。②轉(zhuǎn)換法：實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察U形管液面的高度差來(lái)比較電流產(chǎn)生熱量的多少，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法。（4）實(shí)驗(yàn)電路、器材如圖所示：為了進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，需要改變通過(guò)兩個(gè)電阻絲的電流，所以在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)移動(dòng)滑片改變電流。（5）實(shí)驗(yàn)記錄表【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（1）探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系。將兩根阻值不等的電阻絲串聯(lián)接入電路，使用學(xué)生電源供電。（2）閉合開(kāi)關(guān)，通電一段時(shí)間，觀察U形管液面高度差的變化。（3）按照?qǐng)D乙將密封容器、開(kāi)關(guān)及電源連接起來(lái)。實(shí)驗(yàn)中在右方密封盒外并聯(lián)一個(gè)5Ω的電阻R3，目的是改變通過(guò)盒內(nèi)電阻的電流大小，從而研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系。由于R3的分流作用，因此通過(guò)兩個(gè)容器中電阻的電流不同：I1=2I2（4）閉合開(kāi)關(guān)，通電一段時(shí)間后，觀察同一個(gè)密封盒U形管液面的高度差的變化?！臼占C據(jù)】小小大大【分析論證】（1）分析實(shí)驗(yàn)1可發(fā)現(xiàn)：在電流和通電時(shí)間相等的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越

。（2）分析實(shí)驗(yàn)2可發(fā)現(xiàn)：在電阻和通電時(shí)間相等的情況下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越

。多多（3）由實(shí)驗(yàn)步驟（4）可知，在電流和電阻相等的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越

。歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越

。（2）在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越

。（3）在電流相同、電阻相同的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越

?！窘涣饔懻摗慷喽喽喽嘤萌鐖D所示的裝置也可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)。請(qǐng)你對(duì)該裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)。該裝置中，兩個(gè)相同的燒瓶盛有質(zhì)量相同、溫度相同的同種液體；燒瓶?jī)?nèi)插有溫度計(jì)，可以測(cè)量液體的溫度。燒瓶?jī)?nèi)部有兩個(gè)阻值不同的電阻絲，組成串聯(lián)電路接入電路中。通過(guò)比較燒瓶?jī)?nèi)

可以探究影響電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的因素。液體的溫度視頻《探究影響電熱多少的因素》二、焦耳定律1.焦耳定律（1）內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的

成正比，跟導(dǎo)體的

成正比，跟

成正比。（2）公式：Q=

（3）公式中各物理量單位：I表示電流，單位是

（

）R表示電阻，單位是

（

）t表示時(shí)間，單位是

（

）Q表示熱量，單位是

（

）2.推導(dǎo)焦耳定律

若電流做的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量，即Q=W

因?yàn)殡姽=UIt

根據(jù)歐姆定律U=IR平方電阻通電時(shí)間I2Rt

安培A歐姆Ω秒s焦耳J所以Q=W=UIt=I2Rt可見(jiàn)，在消耗的電能全部用來(lái)產(chǎn)生熱量時(shí)，根據(jù)電功公式和歐姆