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第十三章 电功和电功率
二、电功率
我们家里的电能表上的铝盘有时慢悠悠,有时急匆匆。为什么呢?
铝盘转动快慢与什么有关系?
铝盘转动快慢不同,表示消耗的电能快慢不一样。
实验:分别把一只25 W的和一只100W的白炽灯接入家庭电路示教板,分别观察电能表铝盘转动的快慢时是否相同。
问题:看到的现象说明了什么?
电能表铝盘转的快慢不同,表示用电器消耗电能的快慢不同,即电流做功快慢不同。
[答案] 把100 W的灯泡接入电路时电能表转盘转动的快。
为了描述用电器消耗电能时的这种差别,我们引入一个新的物理量——电功率。?
一、电功率(P )
1.物理意义:表示电流做功的快慢,用P表示。
2.电功率的定义:电流做的功跟完成这些功所用的时间的比值叫做电功率。
3. 公式:
P =
W
t
4.单位:国际单位是瓦特,简称瓦,符号是 W,常用单位 KW: 1 kW = 103 W
表示消耗电功率不同,“100 W”比“25 W”的灯泡消耗电能快,电功率大!
问题:根据实验结果思考:
灯泡上的“25 W”、 “100 W”表示什么意思呢?
P =UI
又因为W=UIt,则
P =
W
t
由P =UI 得出 1W=1V·A
P =UI 这个公式表示电功率的大小等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积。
由P =
W
t
得出 1W=1J/S
5.
[温馨提示] 利用公式P=进行计算:W、P、t这三个物理量之间单位的对应性。
单位
物理量 大单位 小单位
W kW·h J
P kW W
t h s
反馈练习
1.关于电功率,下列说法中正确的是( )
A.用电器消耗的电能越多,功率越大
B.用电器消耗电能用时越短,功率越大
C.用电器消耗的电能越多,用的时间越长,功率越大
D.相同时间内,用电器消耗的电能越多,功率越大
D
解析:电功率的概念运用了比值定义法,即电功率等于电功与时间之比。用电器消耗的电能多,电功率不一定大,用电器消耗电能时间短,电功率不一定大,故选项A、B错误。
消耗的电能多,时间长,电功率不一定大,故选项C错误。
在相同时间内,用电器消耗的电能越多,W与t的比值越大,即电功率越大,故选项D正确。
2.一只电炉接在照明电路中工作10 s,电流做功4840 J。求:
(1)此电炉的电功率。
(2)电炉每天工作30 min,一个月(30天)消耗的电能。
答 案
各种不同的用电器,电功率各不相同,翻看电器的说明书,我们常常可以看到“电功率”这样的参数。了解一些家用电器的电功率。
不同用电器的电功率一般不同,那么,在不同情况下,比如在不同电压下,同一个用电器的功率总是一样的吗
想想议议
二、 额定电压 额定功率
探究:影响白炽灯亮度的因素。
实验1:如图所示是两个普通白炽灯的铭牌,让它们同时在220 V的电压下工作,比较其亮度。
实验2:如图所示,将其中一个灯泡接在调压器两端,在调节电压的同时观察灯泡亮度的变化。
问题1:实验1的两个白炽灯有哪些相同点和不同点,哪个更亮 100W的更亮?
[答案] 这两个白炽灯的额定电压相等,而额定功率不等,。
问题2:实验2中同一个灯泡发光时的亮度变化的原因是什么?
[答案] 灯泡两端的实际电压变化了。
问题3:灯泡实际消耗的功率跟什么因素有关?
[答案] 灯泡实际消耗的功率跟它两端的电压有关。
灯泡的亮度取决于它的实际功率,
实际功率越大,灯泡越亮。
3.实际电压、实际功率:
实际加在用电器两端的电压U实。
用电器在实际电压下工作时的功率P实。
1.额定电压:用电器正常工作时的电压U额。
2.额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率P额。
U实 = U额,则 P实 = P额;用电器正常工作。
U实 > U额,则 P实 > P额;可能烧毁用电器。
U实 < U额,则 P实 < P额;用电器不能正常工作。
注意:
1.用电器的铭牌上一般标有额定电压和额定功率。
用电器的额定电压和额定功率只有一个,是一个定值,
而实际电压和实际功率有多个,与实际工作情况有关。
2.只有用电器正常工作时,实际电压才等于额定电压,
实际功率才等于额定功率。
3.计算用电器的功率时首先判断它是否正常工作,
例1.小名用一个标有额定电压为220V、额定功率为1100W的电热水壶烧水。若此时小明家中的实际电压为200V,这时,电热水壶的实际功率为多少?(不考虑电热水壶的电阻随温度的变化)
典型例题
分析:本题求解的是电水壶在200V时的实际功率,因此应该求出此时的实际电流;
要想求出实际电流,首先要知道电水壶的电阻;
因为水壶电阻不变,因此借助额定电压和额定功率可以求出额定电流,用欧姆定律求出电阻。
解 电水壶的额定电流
由P=UI得
电水壶的额定电流I额 = P额 /U额=1100W/220V=5A;
根据欧姆定律得电水壶的电阻
R=U额/I额=220V/5A=44Ω;
根据欧姆定律得电水壶的实际电流
I实=U实/R=200V/44Ω=4.5A
电水壶的实际电功率
P实==U 实I实=220V×4.5A=900W;
答 电热水壶的实际消耗的电功率为900W。
例2 如图所示,R1=24 Ω,R2=36 Ω,电路中的电流为0.2 A。求:
(1)R1的电功率。
(2)整个电路的电功率。
(3)整个电路工作3 min消耗的电能。
答 案
无论是串联电路还是并联电路,电路的总功率都等于各用电器的功率之和。
点 拨
当 堂 检 测
1.(多选)下列说法中正确的是( )
A.电功率是表示消耗电能多少的物理量
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量
C.用电器的电功率越大,做功越多
D.相同时间内,功率大的用电器耗电一定多
BD
2.下列家用电器的额定功率最接近800 W的是( )
A.台灯 B.电视机
C.电风扇 D.电饭煲
D
3.1度电可供25 W的灯泡正常发光的时间是( )
A.4 h B.25 h
C.15 h D.40 h
D
5.在家庭电路中,_______表用来测量用户消耗电能的多少。一只标有“220 V 40 W”字样的白炽灯正常工作10 h,消耗的电能为________度。
电能
0.4
4.5 kW·h=______________J;1.08×107 J=________kW·h=________度。
3
1.8×107
3
6.有三盏日光灯:甲“220 V 100 W”、乙“220 V 40 W”、丙“220 V 15 W”,将它们都接在220 V的电压下,正常工作时电功率最大的是( )
A.甲灯 B.乙灯
C.丙灯 D.一样多
A
7.小林做作业时,电灯突然变暗,其原因可能是
( )
A.电灯的实际电压变大 B.电灯的额定电压变小
C.电灯的实际功率变小 D.电灯的额定功率变小
C
8.一只小灯泡的额定电压为2.5 V,把它接在2.5 V的电源上时,通过小灯泡的电流为0.5 A,则这只小灯泡的额定功率是________。把它接在2 V的电源上时,通过小灯泡的电流为0.4 A,此时小灯泡的实际功率是________。
1.25 W
0.8 W
课 堂 小 结