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第十八章 第2节
上节回顾
1、电能的符号是 ,电能的国际单位是 ,电能的常用单位是 ,它们的换算关系是 。
W
焦耳(J)
千瓦时(kW h)
1kW h=3.6×106J
2、若电灯泡消耗了1000J的电能,一定有 J的 能转化为 能和 能。
1000
电
光
热
●“220 V” 表示 这个电能表应该在 220 伏的电路中使 用。
电能表有几个重要的参数应该注意:
●“5(10)A” 表示这个电能表的 标定电流为 5 A, 额定最大电流为 10 A。电能表工作 时的电流不应超过 额定最大电流。
●“50 ~”表示 这个电能表在频 率为50 Hz的交流 电路中使用。
●“1200 revs/ (kW · h)”表示 接在这个电能表上 的用电器,每消耗 1 kW · h的电能, 电能表上的转盘转 过 1200 转。
分别拿一只 60 W 和一只 800 W 的灯,接在电路上,比较电能表铝盘转动的快慢。
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。
灯泡上的“60 W”和 “800 W”表示消耗电能的快慢,“800 W”比“40 W”灯泡消耗电能快!物理学中用电功率表示消耗电能的快慢!
演示实验
1.物理意义:表示电流做功的快慢的物理量。
(表示消耗电能快慢的物理量)
2.单位:瓦特,简称瓦,符号是 W。
常用单位:1 kW = 103 W
1 W = 103 mW
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。下图为一些家用电器的电功率。
一、电功率(P )
小资料
800W
约1000W
约200W
约2000W
约100W
电动机
农田灌溉时用来带动水泵的电动机,功率大约在几千瓦到几十千瓦之间;大型发电站的发电功率可达一百万千瓦以上。
小资料
P =
W
t
3.定义:电功率等于电功与时间之比。
如果在 t 这么长的时间内电流做功为W,
那么,电功率P 就是
P =UI
又因为W=UIt,则
W ——焦耳(J)
t —— 秒(s)
P ——瓦特(W)
已知U、I时,求P;
6.推导公式:P=I2R; P=U2/R
P=UI
P=U2/R
已知U、R时,求P;
已知I、R时,求P;
P=I2R
电饭锅的功率为800W的物理意义:
电流在电饭锅1S内做的功是800J
或电饭锅在1S内消耗的电能是800J
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。
二、“千瓦时”的来历
P =
W
t
电功率和电功的区别和联系:
2.电功是表示电流所做的功,同时还可以表示为
电路中所消耗的电能的多少。
3.电功率等于电功与所用时间的比值,表示电能所消耗快慢的物理量。
4.电功率的大小不但与电流做功的多少有关,
而且与做功通电时间有关。
1.瓦和千瓦是功率的单位,千瓦时为电能的单位。
2.一位电视记者在讲到某工厂上半年共节约电5 000 kW · h 的时候,手举一只理发用电吹风机说:“我这只电吹风是 500 瓦的,也就是 0.5 千瓦,这个工厂节省的电力可以开动 10 000 个这样的电吹风”。这位记者错在哪里
这位记者的说法混淆了电能和电功率概念。
练一练
1.电功率的大小等于 ;它是表示用电器 的物理量。
一秒内消耗的电能
消耗电能快慢
2、电能和电功率的单位分别是( )
A.千瓦时和焦 B.瓦和千瓦
C.焦和瓦 D.千瓦和千瓦时
C
3.以下对电功率概念的几种理解,正确的是( )
A.电功率是表示用电器消耗电能多少的物理量
B.电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量
C.电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多
D.电功率大的用电器工作时所用的时间一定少
B
1.某电视机的电功率是 150 W,每天使用
3 h,一个月用电多少千瓦时 (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
答:一个月用电 13.5 kW · h。
练一练
2.1 度电可以供 40 W 的灯泡工作多长时间?
答:1 度电可以供 40 W 的灯泡工作 25 h。
解:
练一练
t = = = = 25 h
W
P
1 kW·h
40 W
1 kW·h
0.04 kW
3.一台电视机 5 h 耗电 1 度,这台电视机的功率是多少
答:这台电视机的功率是 200 W。
解:
练一练
P = = = 0.2 kW = 200 W
W
t
1 kW·h
5 h
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
将两只灯泡“PZ220 40”和“PZ220 100”先后并联和串联接入家庭电路中,观察灯泡的发光情况。
结论:灯泡的亮暗程度是由实际电功率的大小决定的。
演示实验
现象:在并联电路中更亮的灯泡,在串联电路中反而变暗。
1.额定电压:用电器正常工作时的电压。
2.额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率。
P额
U额
U实
P实
3.实际电压、实际功率
实际加在用电器两端的电压。
用电器在实际电压下工作时的功率。
三、额定电压、额定功率
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。
取一个标有“36V 25W”的电灯泡。把它接在电路中,36V时它正常发光。把它分别接在低于36V和高于36V的电路中,观察并比较它们的亮度。
说明用电器消耗的电功率随着它两端电压的改变而改变。
演示实验
现象:在电压为 36 V 时,灯泡正常发光;在低于 36 V 时,灯泡发光暗淡;在高于 36V 时,灯泡强烈发光。
额定电压 额定功率
普通照明灯
220表示___
40表示___
1.额定电压:_____
2.额定功率:_____
普通照明灯
“220”表示此灯的额定电压是220V
“40”表示此灯的额定功率为40W
根据灯泡的规格“220V 40W”,我们还能获得哪些信息?
一只灯标有“PZ220-100”,它表示什么意思?
④灯泡的额定电流:
额
额
额
I
U
P
=
=
额
I
③灯泡的电阻:
R
2
U
P
额
额
=
额
=
R
额
P
U
2
额
额
U
P
根据上述信息,可以求得哪些量?
=
(220伏)2
100瓦
=484欧
=
100瓦
220伏
=0.45安
①灯泡的额定电压:220V
② 灯泡的额定功率:100W
思考:
将此灯泡接入110伏或380 伏的电路中,是否仍正常 发光
此时灯泡的功率是否仍 为100瓦
Pz220-100
否
实际电压:
用电器在实际电压下的功率
实际功率:
用电器在实际电路中的电压 例:110V
实际功率的计算:
U变,I变,只有R不变
已知:R=484欧,U实=110V,求P实
解:
R
2
U
P
实
实
=
=
(110伏)2
484欧
=25W
答:该灯泡的实际功率是25W.
(灯泡非正常工作,亮度偏暗)
灯泡的亮暗程度决定于灯泡消耗的实际功率.
额定电压、额定功率标在电器的铭牌上
观察白炽灯泡和洗衣机的铭牌,理解其中的含义。
想想议议
1.一种彩色灯泡的额定电压是 36 V,要接在 220 V 的电路中,要串联多少个这种灯泡才行
因不能超过额定电压,所以应该串联 7个这种灯泡。
解:
练一练
≈ 6.1
n =
220 V
36 V
设计实验1. 选用两个不同的小灯泡串联起来,
按下图所示接入电路。通电后观察现象,并进行分析。
通过灯L甲和灯L乙的电流相等,
L甲两端电压较大, L甲较亮些
实验现象:
实验分析:
灯L甲较亮
灯L乙较暗
(P甲)较大
(P乙)较小
S
V1
V2
L甲
L乙
结论:在电流相同的情况下,电功率的大小与电压的大小有关,电压越大,电功率越大。
设计实验2:选用上面两个不同的小灯泡,将它们并 联起来,按下图所示接入电路。
通电后观察现象,并进行分析。
灯L甲和灯L乙两端的电压相等,通
过L乙的电流较大. L乙的电功率大
灯L甲较暗
灯L乙较亮
(P甲)较小
(P乙)较大
实验现象:
实验分析:
R甲 R乙
S
A
A
L甲
L乙
结论:在电压相同的情况下,电功率的大小与电流的大小有关,且电流越大,电功率越大。
精确的理论和实验
推导都可以证明:
电功率与电流成正
比,与电压成正比
即: P=UI
导出:W=Pt=UIt
即时练习
1. 一种彩色灯泡的额定电压是36 V,要接在220 V 的电路中,要串联多少个这种灯泡才行?
解:要串联的灯炮的数量 n=220V/36V =7
注意:为保证灯炮不被烧坏,这种情况只能使用“进一法”,不能用“四舍五入”法。
3. 一个“220 V 800 W”的电炉,正常工作时电阻丝的电阻有多大?假如电路中的电压降低到200 V,电阻丝的电阻不变,这时电炉实际的电功率有多大?
解:正常工作时的电阻
R=U额2/P额=(220V)2/800W=60.5
电压为220V时,实际功率
P实=U2/R=(200V)2/60.5Ω=661W
≈ 6.1
因不能超过额定电压,所以应该串联 7个这种灯泡。
竞赛3
电灯的亮暗由下列哪个物理量决定的( )
A、额定功率 B、额定电压
C、实际电压 D、时间功率
D
竞赛4
一只标有“6V 9W”的灯泡接在某电源上,测得流过灯得电流为1安,则此时灯得功率为( )
A、小于9瓦 B、等于9瓦
C、大于9瓦 D、无法确定
A
竞赛5
两盏电灯串联接入电路中,闭合开关,看到甲灯比乙灯亮,则下列说法中不正确的是( )
A、甲灯的电阻比乙灯大
B、甲灯的实际功率比乙灯大
C、甲灯的两端电压比乙灯高
D、甲灯的额定功率比乙灯大
D
竞赛5
两盏电灯串联接入电路中,闭合开关,看到甲灯比乙灯亮,则下列说法中不正确的是( )
A、甲灯的电阻比乙灯大
B、甲灯的实际功率比乙灯大
C、甲灯的两端电压比乙灯高
D、甲灯的额定功率比乙灯大
D
将“6V 3W”的L1,“9V 3W”的L2和“12V 3W”L3三只灯泡在各自的电路中正常工作,则亮度比较是
竞赛6
一样亮
下列家用电器中有一个正常工作时电功率约为800W,则这个电器最有可能的是 ( ) A 电风扇 B 电视机 C 电饭煲 D 电烙铁
竞赛7
C