高中物理粤教版选修3-1 2.5 电功率 课件1（25张PPT)

(共25张PPT)
第二章
电
路
第
五
节
电
功
率
1．电流在一段电路中所做的功等于这段电路____________、电路中的______、__________三者的乘积，即W＝________.
2．单位时间内电流所做的功叫做电功率．电流在一段电路上做功的功率P等于________与这段电路____________的乘积，即P＝________.
两端的电压U
电流I
通电时间t
UIt
电流I
两端的电压U
UI
课前预习
3．电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为___________.
4．电热Q＝____________，热功率P＝________.
5．若电路中有电动机或电解槽，电能除转化为内能外，还转化为________或________，遵从能量守恒定律．
6
．闭合电路中，电源消耗的总功率为_________,内电路消耗的功率为__________,外电路消耗的功率为____________,外电路为纯电阻时，外电路消耗的功率又可表示为___________。
导体的内能
I2Rt　
I2R
机械能
化学能
课前预习
IU内
IE
IU外
I2R
一、电功和电功率
1．电功．
(1)电功的定义：电场力对电荷做的功，叫做电功．
(2)电功的表达式：W＝qU＝UIt.
即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积．
(3)单位：焦耳，符号为J.
课堂讲解
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2．电功率．
(1)定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率．
(2)表达式：P＝＝UI.
(3)单位：瓦特，符号W.
(4)物理意义：表示电流做功的快慢．
(5)串联电路中：由P＝I2R知＝＝…＝I2，电阻越大，功率越大；并联电路中：由P＝U2/R知P1R1＝P2R2＝…＝U2，电阻越小，功率越大．
课堂讲解
例1一根电阻丝，通过2
C电荷量所消耗的电能是8
J．若在相同的时间内通过4
C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是(　　)
A．4
V　16
J　　　
B．8
V　16
J
C．4
V　32
J
D．8
V　32
J
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典例精析
消耗的电能等于电场力做的功：W=qU
由I=可知电流是原来的2倍
由U=IR计算电压
由W=UIt计算电能
答案：D
1．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
变式训练
A．甲灯的实际功率一定总是40
W
B．将乙灯接入110
V电路中，它的额定功率仍为60
W
C．两灯均正常发光时，甲灯丝电阻较大
D．两灯均正常发光时，甲消耗的电能较少
实际功率由电压决定，不一定等于额定功率
额定功率是反映元件的本身特性，不随电压的变化而变化
由P=I2R计算电阻
由W=Pt计算消耗的电能
答案：A
二、焦耳定律和热功率
1．焦耳定律．
(1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．
(2)表达式：Q＝I2Rt.
(3)适用范围：Q＝I2Rt可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．
课堂讲解
(4)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．
2．热功率．
电流通过导体发热的功率叫热功率．热功率即电能转化为内能的功率，即P＝＝I2R.
3．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流、电压、
电阻三者的
关系
遵循欧姆定律I＝U/R
不服从欧姆定律，由UIt＝I2Rt＋W知U＞IR或I＜
课堂讲解
能量转化形式
电流做功全部转化为内能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝
t
电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt.W＝Q＋W其他
元件举例
电阻、电炉丝、白炽灯
电动机、电解槽
课堂讲解
常
见
的
用
电
器
课堂讲解
例2　家庭用的电吹风中，设电动机线圈的电阻为R1，它与电阻为R2的电热丝相串联，接到交流电源上．电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，如图所示，以下结论中正确的是（
）
A.P＞IU　　B.P＝I2(R1＋R2)
C.P＝IU　　D.P＞I2(R1＋R2)
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典例精析
公式P=IU对于纯电阻电路和非纯电阻电路都适用
在非纯电阻电路中电功大于电热
2．微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1
Ω，当加在它两端的电压为2.0
V时，电流为0.8
A，且能正常工作．求：
(1)它的额定输入功率多大？
(2)工作时由导线发热损失的功率多大？
(3)它的最大输出功率多大？
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变式训练
公式P=IU对于纯电阻电路和非纯电阻电路都适用
无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都用P=I2R计算热功率
根据能量守恒，电动机的输出功率等于输入功率减去发热功率
解析：电动机正常工作时是非纯电阻电路
(1)额定输入功率
P额＝UI＝2×0.8
W＝1.6
W
(2)电动机发热功率
P热＝I2R＝(0.8)2×1
W＝0.64
W
(3)根据能的转化与守恒，电动机的最大输出功率
P出＝P额－P热＝0.96
W.
答案：(1)1.6
W　(2)0.64
W　(3)0.96
W
变式训练
三、闭合电路中的功率
课堂学习
1．电源的功率P：P＝IE(普遍适用)，
P＝＝I2(R＋r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)
2．电源内阻消耗功率P内：P内＝I2r
3．电源的输出功率P出：P出＝IU外(普遍适用)
P出＝I2R(只适用于外电路为纯电阻的电路)
4．输出功率随外电阻R的变化关系：
课堂学习
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝，此时电源效率η＝50%.
(2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小．
(3)当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大．
(4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.
(5)P出与R的关系如右图所示．
例3．一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)电源的路端电压；
(3)电源的输出功率．
纵坐标为电源的电动势
横坐标为短路电流
图线斜率的绝对值为内电阻
图线交点坐标即为工作电流和电压
典例精析
例3．一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(1)电源的电动势和内阻；
纵坐标为电源的电动势
横坐标为短路电流
图线斜率的绝对值为内电阻
解析：(1)由题图所示U－I图线知：电源电动势E＝4
V，短路电流I短＝4
A．
故内阻r＝＝1
Ω.
典例精析
例3．一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(2)电源的路端电压；
图线交点坐标即为工作电流和电压
解析：(2)由图象知：电源与电阻串联电流I＝1
A，此时对应路端电压U＝3
V.
典例精析
例3．一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(3)电源的输出功率．
由图线可以求出外电阻阻值
解析：(3)由图象知R＝3
Ω.故P出＝I2R＝3
W.
答案：(1)4
V,1
Ω　(2)3
V　(3)3
W
典例精析
1．关于三个公式P＝UI，P＝I2R，P＝，以下说法正确的是
(　　)
A．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率
B．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率
C．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义
D．由U＝IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率
课堂练习
2．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220
V　40
W”的灯泡，下列说法正确的是(　　)
A．接在110
V的电路中时的功率为20
W
B．接在110
V的电路中时的功率为10
W
C．接在440
V的电路中时的功率为160
W
D．接在220
V的电路中时的功率为40
W
课堂练习
3.下列各用电器均标有“220
V
60
W”字样，它们正常工作相同的时间，发热最多的用电器是(
)
A.电视机
B.电风扇
C.电热毯
D.一样多
课堂练习
4.如图所示的电路中，电炉电阻R＝10
Ω，电动机线圈的电阻r＝1
Ω，电路两端电压U＝100
V，电流表的示数为30
A，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？
课堂练习
解析：通过电炉的电流强度为I1＝A＝10
A.
通过电动机的电流强度为I2＝I－I1＝20
A.
电动机的总功率为P＝UI2＝100×20
W＝2×103
W.
因发热而损耗的功率为P′＝I2r＝400
W.
电动机的有用功率(机械功率)为P″＝P－P′＝1.6×103
W，电动机通电1
min做的有用功为W＝P″t＝1.6×103×60
J＝9.6×104
J.
答案：20
A　9.6×104
J