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2.电功率
第六章 电功率
观察电能表,常常可以发现:电能表上的铝盘在使用一只节能灯时转得慢,在使用电热水器时转得快。电能表铝盘转动的快慢是否与用电器的种类有关!这两种用电器究竟有什么不同?下面我们来看它们的铭牌。
导入新课
灯泡和洗衣机铭牌图
节能灯上的“24W”和电热水器上的“1950W”的字样是什么意思
学习目标
1.结合实例理解电功率,知道电功率的单位 。(重点)
2.知道电功的与电流、电压的关系,能运用电功率的公式进行简单计算。(难点)
讲授新课
洗衣机半小时做功180000J
电流通过公共电车2s做功120000J
哪个做功做得比较快
电功率
物理学中,把电流所做的功与所用时间之比叫作电功率。电功率表示消耗电能的快慢。
1.电功率的意义、定义
2.计算公式:
P:电功率(W)
W:电功(J)
t:时间(s)
P =
W
t
单位名称:
1kW=103 W
某电动机工作时的电功率为6kW表示:
____________________________。
电动机每秒钟消耗6000J的电能
瓦特(简称瓦)
W
单位换算:
3.电功率的单位及物理意义
单位符号:
1瓦特=1焦耳/秒
1W=1J/s
kW · h 和 kW 是两个不同物理量的单位。
如果 P 和 t 的单位分别用 kW、h,那么它们相乘之后,就得到电能的另一个单位:千瓦时(度)。
W = Pt
1 千瓦时可以看作功率为 1 kW 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。
P =
W
t
4.“千瓦时”的来历
例1:某电视机的铭牌如图所示,每天使用3 h,一个月用电多少千瓦时 合多少焦耳?(按 30 天计算)
解:P = 150 W = 0.15 kW
t = 3 h×30 = 90 h
一个月内消耗的电能是
W = Pt = 0.15 kW×90 h
= 13.5 kW · h
=13.5×3.6×106J=4.86×107J
或W=Pt=150W×3×30×3600s=4.86×107J
1.实验探究:电功率跟电流、电压的关系
①猜想与假设
有人说:电功率可能跟电压有关,电压越高,电功率越大。
有人说:电功率可能跟电流有关,电流越大,电功率越大。
你同意他们的看法吗?你的猜想又是什么?
电功率的大小
③实验器材:电源、开关、两个用电器、两个电压表、两个电流表。
②设计实验与制订计划
(1)研究电功率跟电流的关系时,应设法控制电压不变。
(2)研究电功率跟电压的关系时,应设法控制电流不变。
4.进行实验与收集数据
实验一:将两个灯泡串联,使通过它们的电流相同
实验二:将两个灯泡并联,使他们两端电压相同
结论:电功率大小跟通过用电器的电压、电流有关,电压相等时,电流越大电功率就越大;电流相等时,电压越高,电功率就越大。
U的单位:V
I的单位:A
P的单位:W
W的单位:J
t的单位:s
精确的实验表明:电功率P等于电压U与电流I的乘积。即:
P=UI
那么电流在某段电路上所做的功,跟这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间成正比,即:
W=UIt
例2:一根电阻丝,接在40V的电路中,通过的电流是5A,电阻丝的功率是多少?若把它接在20V的电路中,电阻丝的电功率又是多少?
解:当电阻丝接在电压U=40V的电路中时:
P=UI=40V×5A=200W
当电阻丝接在电压U'=20V的电路中时:
P'=U'I'=20V×2.5A=50W
前面我们学到了功率的公式
P =
W
t
P=UI
和
结合欧姆定律U=IR,电功率的公式还能变形为
P=I2R
P =
U2
R
和
仅适合纯电阻电路,即电能全部转化为内能的电路。
适合所有电路
2.电功率的计算
例3:“小霸王”学生用语音复读机工作电压为6V,在工作电流为250mA时。
(1)复读机消耗的功率是多少瓦?
(2)若复读机连续工作30min,电流做功是多少?
解:(1)P=UI=6V×0.25A=1.5W;
(2)30min=1800s,则做的功 W=Pt=1.5W×1800s=2700J。
在串联电路中电流处处相等,若电阻R1、R2的功率分别为P1、P2,则
3.串、并联电路中电功率的特点
I1
I2
结论:串联电路用电器的电功率与电阻成正比。
在并联电路中各支路电压相等,若电阻R1、R2的功率分别为P1、P2,则
U1
U2
结论:并联电路用电器的电功率与电阻成反比。
例4:如图所示的电路中,电源电压为U,电阻R1=2R2,设通过R1和R2的电流分别为I1和I2,它们消耗的电功率分别为P1和P2,则I1 ︰ I2和P1 ︰ P2分别为 ( )
A. 1︰2,2︰1 B. 2︰1,2︰1
C. 1︰2,1︰2 D. 2︰1,1︰2
C
R1
R2
电流过大的原因
接入电路的用电器越多,总功率就越大,电路中的总电流也就越大,可能超过电路的容许负载,容易引起火灾。
电路超负载
电功率
物理意义:表示消耗电能的快慢
定义:用电器所消耗电能与时间之比
单位:瓦
公式
P =
W
t
P=UI
P =
U2
R
P=I2R
课堂小结
1.下列用电器正常工作时,功率最接近200W的是( )
A.空调 B.洗衣机
C.电视机 D.电冰箱
C
随堂训练
2.关于电功率的说法正确的是 ( )
A.用电器消耗电能越大,电功率越大
B.用电器消耗电能时所用的时间越少,电功率越大
C.用电器消耗电能越快,电功率越大
D.以上说法都不正确
C
3.如图所示,手电筒中的电流为0.5A,电源为三节干电池,则该手电筒小灯泡的功率最接近 ( )
A.0.25W B.0.75W C.2.25W D.9.00W
C
4.已知电阻R1=10Ω,电阻R2=20Ω,将R1和R2串联后接在电压为6V的电源上,求:
(1)电路中的电流;
(2)R1两端的电压;
(3)R1的电功率。
解(1)
(2)U1=IR1=0.2A×10Ω=2V
(3)P1=U1I=2V×0.2A=0.4W