第十七章 电流做功与电功率
第一节 电流做功
知识点1 认识电流做功
1.概念：电流通过某段电路所做的功叫电功，用W表示。
2.单位：在国际单位制中，电功的单位是 焦耳 ，简称 焦 ，符号是 J 。焦耳这个单位很小，用起来不方便，生活中常用千瓦·时(俗称“度”)作为电功的单位，符号为kW·h。1度=1 kW·h=3.6×106 J。
3.电功的实质
在电学中，电功实际上是指电流做的 功 ，电流做了多少 功 就有多少电能转化成其他形式的能。
4.电流做功与哪些因素有关
科学家通过大量研究发现：电流所做的功与 电流 、 电压 和 通电时间 成正比。
5.电功的计算
(1)计算式： W=UIt 。
U表示某段电路两端的电压，单位为V；I表示通过该电路的电流，单位为A；t表示通电时间，单位为s；W表示电流在该段电路上所做的功，单位为J。
【注意】
(1)W、U、I、t四个物理量必须是描述同一个导体的四个物理量，如：电流通过某灯做的功，等于该灯两端的电压、通过该灯的电流和该灯通电时间的乘积。
(2)W、U、I、t的单位必须分别用J、V、A、s，若有一个不是以上单位，不经换算就代入公式计算会出现错误，如：某灯两端电压是6 V，通过灯的电流是0.2 A，通电1 h电流做的功W=UIt=6 V×0.2 A×3 600 s=4 320 J，若不经换算就计算，则得出W=UIt=6 V×0.2 A×1 h=1.2 J，结果显然错误。
(2)导出式
由欧姆定律公式I=可知：W=UIt=U××t=t，由欧姆定律变形式U=IR可知：W=UIt=IR×I×t=I2Rt，即W=UIt=I2Rt=t。
(3)公式的适用范围
适用范围 计算公式
纯电阻电路 W=UIt、W=I2Rt、W=t
纯电阻电路 串联电路 一般选择W=UIt或W=I2Rt
并联电路 一般选择W=UIt或W=t
含有电动机等 用电器的电路 W=UIt
(4)串、并联电路中电功分配关系
分配关系 公式推导
串联 电路 电流通过各电阻所做的功与其电阻值成正比
并联 电路 电流通过各电阻所做的功与其电阻值成反比
知识点2 测算电费
1.电能表(又称电度表)
(1)作用：测量用电器在一段时间内消耗电能的多少。
(2)计算方法：电能表前后两次读数之差，就是用电器在这段时间内消耗电能的多少。
(3)读数方法：一般电能表的表盘上有五个格，且最后一格内数字为小数位。
2.电能表上所标示的参数的含义
参数 含义
220 V 表示电能表的额定电压为220 V
10(20)A 表示电能表的标定电流为10 A，额定最大电流为20 A，其工作电流不应超过额定最大电流
kW·h 表示电能表上示数的单位为千瓦·时，也叫度。1度=1千瓦·时=3.6×106 J
50 Hz 表示该电能表在50 Hz的交流电路中使用
2 500 r/(kW·h) 或3 200 imp/(kW·h) 表示每消耗1千瓦·时的电能，电能表的转盘就转过2 500转或指示灯闪烁3 200次
第二节 电流做功的快慢
第1课时 电功率、额定功率和实际功率
知识点1 电功率
定义 物理学中把电流所做的 功 与所用 时间 之比叫电功率
物理意义 表示电流做功的 快慢
单位 国际单位 瓦特 ，简称 瓦 。用符号 W 表示
常用单位 千瓦(kW)和兆瓦(MW) 1 kW= 1 000 W 1 MW= 1 000 kW
计算 定义式 P=
计算公式 P=UI
“千瓦·时”和“焦”的换算关系 1 kW·h=1 kW×1 h=1 000 W×3 600 s=3.6×106 J
【说明】
(1)正确理解三个公式
P=UI、P=I2R、P=是关于电功率计算的三个常用公式，在这三个公式中，只有P=UI是基本公式，其他两个公式都是利用欧姆定律推导出来的，而欧姆定律成立的条件是电路为纯电阻电路，故另外两个公式也只对纯电阻电路成立，所以在进行有关电功率的计算时，公式的选取必须慎重，纯电阻电路可以任意选取，非纯电阻电路只能用基本公式。
(2)串、并联电路中电功率的特点
串联 并联
纯电阻电路 (R1、R2串联) (R1、R2并联)
P=UI=I2R=
所有电路 P总=P1+P2+P3+…
P=UI
(3)对电功率的两点理解
①电功率是描述电流做功快慢的物理量。电功率的大小与电路两端电压U和通过电路的电流I两个因素有关，不能单纯地说电功率与电压成正比，与电流成正比。因为加在电路两端的电压变化时，通过电路中的电流也随着变化。电功率大的用电器只能说明该用电器消耗电能快或电流通过该用电器做功快，并不表示电流做的功多。
②电功率可以反映电流通过用电器时产生的效果。如灯泡的电功率大，说明灯泡正常发光时单位时间内电流通过灯泡做的功多，也就是说，单位时间内灯泡消耗的电能多，那么灯泡的亮度就大。
知识点2 额定功率和实际功率
1.额定电压、额定电流、额定功率、实际电压和实际功率
定义 说明
额定电压 用电器 正常 工作时的电压值 用电器上标明的 电压值 就是额定电压，通常用U额表示
额定电流 用电器 正常 工作时的电流值 用电器上标明的 电流值 就是额定电流，通常用I额表示
额定功率 用电器 正常 工作时的电功率 用电器上标明的 功率值 就是额定功率，通常用P额表示
实际电压 用电器 实际 工作时的电压 与额定电压可能相等，也可能不相等，通常用U实表示
实际功率 用电器 实际 工作时的电功率 与额定功率可能相等，也可能不相等，通常用P实表示
2.用电器的电压和电功率关系
电压关系 电功率关系 用电器工作情况
U实=U额 P实=P额 用电器正常工作
U实
U实>U额 P实>P额 易损坏用电器
3.一个用电器消耗电能的快慢取决于它实际功率的大小。
第2课时 测量电功率
知识点1 测量小灯泡的电功率
实验名称 测量小灯泡的电功率
实验原理 P=UI
实验器材 电源、 开关 、 滑动变阻器 、 小灯泡 、 电流表 、 电压表 、导线若干
实验电路
实验步骤 (1)根据电路图连接实物，将滑动变阻器滑片移至阻值 最大处 后闭合开关 (2)移动滑动变阻器的滑片，改变灯泡两端的电压，使灯泡两端的电压分别为灯泡的额定电压、略低于或略高于(约为额定电压的1.2倍)额定电压，观察灯泡的亮度，并记录三组对应的电压值和电流值，根据每组数据，求三种情况下灯泡的电功率
数据处理 实验序号电压U/V电流I/A电功率P/W灯泡的亮度
注意事项 (1)当小灯泡在高于额定电压的电压下工作时，其电压不能超过额定电压的1.2倍，也不可让灯泡长时间在此状态下工作，否则容易烧坏灯泡 (2)在测量灯泡的电功率时，多次实验的目的是测量灯泡在不同电压下的电功率，在本实验中，三种情况下的电功率代表三种不同状态，我们不能用求平均值的方法计算灯泡的平均功率
知识点2 测量其他家用电器的电功率
1.电能表是电学中的重要仪表之一，它除用来测量电功外，还有一个较为广泛的用途，就是测量用电器的功率值。
2.待测用电器的电功率表达式：P= ，其中N表示用电器消耗1 kW·h的电能时，电能表转盘转过的圈数；t为待测用电器工作的时间；n为时间t内转盘转动的圈数。
【注意】 利用电能表测量电功率时，测量较大功率时，用刻度盘读数计算；测量较小功率时，利用转盘转数计算。
第三节 焦耳定律
知识点1 电流的热效应
1.定义：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫电流的 热效应 。
2.电热器：利用电流的热效应工作的用电器。
3.电流产生的热量与哪些因素有关
(1)当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
(2)当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
(3)当电阻和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
知识点2 焦耳定律
1.定义：电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方 成正比，跟导体的 电阻 成正比，跟 通电时间 成正比。这个规律叫焦耳定律。
2.公式： Q=I2Rt 。Q表示电流通过导体产生的热量，单位是 J ；I表示通过导体的电流，单位是 A ；R表示导体的电阻，单位是 Ω ；t表示通电时间，单位是 s 。
【说明】 纯电阻电路和非纯电阻电路的区别
(1)不包含电阻的公式在纯电阻和非纯电阻电路中都适用。如P=UI，P=，W= UIt 。
(2)纯电阻电路：将欧姆定律公式I=代入P=UI，推出P=I2R和P=；代入W=UIt，推出W=I2Rt和W=t。纯电阻电路中电能全部转化成内能。
(3)非纯电阻电路：不能将欧姆定律公式I=代入电功、电热和电功率的公式，计算电功只能用W=UIt，计算电热只能用Q=I2Rt，计算电功率只能用P电=UI，计算发热功率只能用P热=I2Rt，P电=P热+P其他。第十七章 电流做功与电功率
第一节 电流做功
知识点1 认识电流做功
1.概念：电流通过某段电路所做的功叫电功，用W表示。
2.单位：在国际单位制中，电功的单位是 ，简称 ，符号是 。焦耳这个单位很小，用起来不方便，生活中常用千瓦·时(俗称“度”)作为电功的单位，符号为kW·h。1度=1 kW·h=3.6×106 J。
3.电功的实质
在电学中，电功实际上是指电流做的 ，电流做了多少 就有多少电能转化成其他形式的能。
4.电流做功与哪些因素有关
科学家通过大量研究发现：电流所做的功与 、 和 成正比。
5.电功的计算
(1)计算式： 。
U表示某段电路两端的电压，单位为V；I表示通过该电路的电流，单位为A；t表示通电时间，单位为s；W表示电流在该段电路上所做的功，单位为J。
【注意】
(1)W、U、I、t四个物理量必须是描述同一个导体的四个物理量，如：电流通过某灯做的功，等于该灯两端的电压、通过该灯的电流和该灯通电时间的乘积。
(2)W、U、I、t的单位必须分别用J、V、A、s，若有一个不是以上单位，不经换算就代入公式计算会出现错误，如：某灯两端电压是6 V，通过灯的电流是0.2 A，通电1 h电流做的功W=UIt=6 V×0.2 A×3 600 s=4 320 J，若不经换算就计算，则得出W=UIt=6 V×0.2 A×1 h=1.2 J，结果显然错误。
(2)导出式
由欧姆定律公式I=可知：W=UIt=U××t=t，由欧姆定律变形式U=IR可知：W=UIt=IR×I×t=I2Rt，即W=UIt=I2Rt=t。
(3)公式的适用范围
适用范围 计算公式
纯电阻电路 W=UIt、W=I2Rt、W=t
纯电阻电路 串联电路 一般选择W=UIt或W=I2Rt
并联电路 一般选择W=UIt或W=t
含有电动机等 用电器的电路 W=UIt
(4)串、并联电路中电功分配关系
分配关系 公式推导
串联 电路 电流通过各电阻所做的功与其电阻值成正比
并联 电路 电流通过各电阻所做的功与其电阻值成反比
知识点2 测算电费
1.电能表(又称电度表)
(1)作用：测量用电器在一段时间内消耗电能的多少。
(2)计算方法：电能表前后两次读数之差，就是用电器在这段时间内消耗电能的多少。
(3)读数方法：一般电能表的表盘上有五个格，且最后一格内数字为小数位。
2.电能表上所标示的参数的含义
参数 含义
220 V 表示电能表的额定电压为220 V
10(20)A 表示电能表的标定电流为10 A，额定最大电流为20 A，其工作电流不应超过额定最大电流
kW·h 表示电能表上示数的单位为千瓦·时，也叫度。1度=1千瓦·时=3.6×106 J
50 Hz 表示该电能表在50 Hz的交流电路中使用
2 500 r/(kW·h) 或3 200 imp/(kW·h) 表示每消耗1千瓦·时的电能，电能表的转盘就转过2 500转或指示灯闪烁3 200次
第二节 电流做功的快慢
第1课时 电功率、额定功率和实际功率
知识点1 电功率
定义 物理学中把电流所做的 与所用 之比叫电功率
物理意义 表示电流做功的
单位 国际单位 ，简称 。用符号 表示
常用单位 千瓦(kW)和兆瓦(MW) 1 kW= W 1 MW= kW
计算 定义式
计算公式 P=UI
“千瓦·时”和“焦”的换算关系 1 kW·h=1 kW×1 h=1 000 W×3 600 s=3.6×106 J
【说明】
(1)正确理解三个公式
P=UI、P=I2R、P=是关于电功率计算的三个常用公式，在这三个公式中，只有P=UI是基本公式，其他两个公式都是利用欧姆定律推导出来的，而欧姆定律成立的条件是电路为纯电阻电路，故另外两个公式也只对纯电阻电路成立，所以在进行有关电功率的计算时，公式的选取必须慎重，纯电阻电路可以任意选取，非纯电阻电路只能用基本公式。
(2)串、并联电路中电功率的特点
串联 并联
纯电阻电路 (R1、R2串联) (R1、R2并联)
P=UI=I2R=
所有电路 P总=P1+P2+P3+…
P=UI
(3)对电功率的两点理解
①电功率是描述电流做功快慢的物理量。电功率的大小与电路两端电压U和通过电路的电流I两个因素有关，不能单纯地说电功率与电压成正比，与电流成正比。因为加在电路两端的电压变化时，通过电路中的电流也随着变化。电功率大的用电器只能说明该用电器消耗电能快或电流通过该用电器做功快，并不表示电流做的功多。
②电功率可以反映电流通过用电器时产生的效果。如灯泡的电功率大，说明灯泡正常发光时单位时间内电流通过灯泡做的功多，也就是说，单位时间内灯泡消耗的电能多，那么灯泡的亮度就大。
知识点2 额定功率和实际功率
1.额定电压、额定电流、额定功率、实际电压和实际功率
定义 说明
额定电压 用电器 工作时的电压值 用电器上标明的 就是额定电压，通常用U额表示
额定电流 用电器 工作时的电流值 用电器上标明的 就是额定电流，通常用I额表示
额定功率 用电器 工作时的电功率 用电器上标明的 就是额定功率，通常用P额表示
实际电压 用电器 工作时的电压 与额定电压可能相等，也可能不相等，通常用U实表示
实际功率 用电器 工作时的电功率 与额定功率可能相等，也可能不相等，通常用P实表示
2.用电器的电压和电功率关系
电压关系 电功率关系 用电器工作情况
U实=U额 P实=P额 用电器正常工作
U实U实>U额 P实>P额 易损坏用电器
3.一个用电器消耗电能的快慢取决于它实际功率的大小。
第2课时 测量电功率
知识点1 测量小灯泡的电功率
实验名称 测量小灯泡的电功率
实验原理 P=UI
实验器材 电源、 、 、 、 、 、导线若干
实验电路
实验步骤 (1)根据电路图连接实物，将滑动变阻器滑片移至阻值 后闭合开关 (2)移动滑动变阻器的滑片，改变灯泡两端的电压，使灯泡两端的电压分别为灯泡的额定电压、略低于或略高于(约为额定电压的1.2倍)额定电压，观察灯泡的亮度，并记录三组对应的电压值和电流值，根据每组数据，求三种情况下灯泡的电功率
数据处理 实验序号电压U/V电流I/A电功率P/W灯泡的亮度
注意事项 (1)当小灯泡在高于额定电压的电压下工作时，其电压不能超过额定电压的1.2倍，也不可让灯泡长时间在此状态下工作，否则容易烧坏灯泡 (2)在测量灯泡的电功率时，多次实验的目的是测量灯泡在不同电压下的电功率，在本实验中，三种情况下的电功率代表三种不同状态，我们不能用求平均值的方法计算灯泡的平均功率
知识点2 测量其他家用电器的电功率
1.电能表是电学中的重要仪表之一，它除用来测量电功外，还有一个较为广泛的用途，就是测量用电器的功率值。
2.待测用电器的电功率表达式：P= ，其中N表示用电器消耗1 kW·h的电能时，电能表转盘转过的圈数；t为待测用电器工作的时间；n为时间t内转盘转动的圈数。
【注意】 利用电能表测量电功率时，测量较大功率时，用刻度盘读数计算；测量较小功率时，利用转盘转数计算。
第三节 焦耳定律
知识点1 电流的热效应
1.定义：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫电流的 。
2.电热器：利用电流的热效应工作的用电器。
3.电流产生的热量与哪些因素有关
(1)当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
(2)当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
(3)当电阻和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
知识点2 焦耳定律
1.定义：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。这个规律叫焦耳定律。
2.公式： 。Q表示电流通过导体产生的热量，单位是 ；I表示通过导体的电流，单位是 ；R表示导体的电阻，单位是 ；t表示通电时间，单位是 。
【说明】 纯电阻电路和非纯电阻电路的区别
(1)不包含电阻的公式在纯电阻和非纯电阻电路中都适用。如P=UI，P=，W= 。
(2)纯电阻电路：将欧姆定律公式I=代入P=UI，推出P=I2R和P=；代入W=UIt，推出W=I2Rt和W=t。纯电阻电路中电能全部转化成内能。
(3)非纯电阻电路：不能将欧姆定律公式I=代入电功、电热和电功率的公式，计算电功只能用W=UIt，计算电热只能用Q=I2Rt，计算电功率只能用P电=UI，计算发热功率只能用P热=I2Rt，P电=P热+P其他。