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1、第十八章 电功率 第一节 电能 1 、电功： 定义：电流所做的功叫电功。电功的符号是 W 单位：焦耳（焦，J）。电功的常用单位是度，即千瓦时（kWh）。1kWh3.6106J 电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。 W W W 公式：W=UIt U= I= t = It U t U I W W W W=I2Rt I2= I = R= t = Rt Rt I2 t W I2R U2 WR WR U2 t WR W= t U2= U = R = t = R t t W U2 W W W=UQ U= Q = Q U W W W=Pt P= t= t P 公式中的物理量： W电能焦耳（
2、J） U电压伏特（V） I电流安培（A） t时间秒（s） R电阻欧姆（） Q电荷量库伦（C） P功率瓦特（W） 1、 电能表： 测量电功的仪表是电能表（也叫电度表）。下图是一种电能表的表 盘。 表盘上的数字表示已 经消耗的电能，单位是千瓦时， 计数器的最 后一位是小数，即 1234.5 kWh。用电能表月底的读数减去月初的读数， 就表示这个月所消耗的电能。 “220 V”表示这个电能表的额定电压是 220V，应该在 220V 的电路中使用。 “10（20 A）”表示这个电能表的标定电流为 10A，额 定最大电流为 20 A。 1 “50 Hz”表示这个电能表在 50 Hz的交流电中使用； “6
3、00 revs/kWh”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗 1 千瓦时的电能，电能表上 的表盘转过 600转。 根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时，可以列比例式： 数数 数 数 数数数数 1kW h 600revs/kW h 2、 串并联电路电功特点： 在串联电路和并联电路中，电流所做的总功等于各用电器电功之和； W1 R1 串联电路中，各用电器的电功与其电阻成正比，即 = ; W2 R2 W1 R2 并联电路中，各用电器的电功与其电阻成反比，即 = （各支路通电时间都相同）。 W2 R1 第二节 电功率 1、 电功率： 定义：电流 在 1 秒内所做的功叫电功率。 意义：表示消耗电
4、能的快慢。 符号：P 单位：瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW），1kW103W W W 电功率的定义式：P= W=Pt t= t P 第一种单位：P电功率瓦特（W）；W电功焦耳（J）；t通电时间 秒（s）。 第二种单位：P电功率千瓦（kW）；W电功千瓦时（kWh）；t通 电时间小时（h）。 P P 电功率的计算式：P=U I U= I= I U P P P= I2R I2= I = R= R R P I2 U2 U2 P= U2= PR U = PR R = R P P电功率瓦特（W）； 2 U电压伏特（V）； I电流安培（A）； R电阻欧姆（）。 2、串并联电路电功率特点： 在串联电路和
5、并联电路中，总功率等于各用电器电功率之和； P1 R1 串联电路中，各用电器的电功率与其电阻成正比，即 = ; P2 R2 P1 R2 并联电路中，各用电器的电功率与其电阻成反比，即 = 。 P2 R1 3、用电器的额定功率和实际功率 额定电压：用电器正常工作时的电压叫额定电压。 额定功率：用电器在额定电压下的功率叫额定功率。 额定电流：用电器在正常工作时的电流叫额定 电流。 用电器实际工作时的三种情况： U实U额 P实P额用电器不能正常工作，有可能烧坏。（如果是灯泡，则表现为 灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝）； U实=U额 P实=P额用电器正常工作。 “电灯泡上的 PZ220 2 5”表
6、示额定电压是 220V，额定功率是 25W。 灯泡的亮度是由其所消耗的实际电功率决定的，与额定电压和额定功率无关。 额定电压相同，额定功率不同的灯泡，灯丝越粗，功率越大。 将这两个灯泡串联，额定功率大的，实际功率小；将这两个灯泡并联，额定功率大的，实 际功率大。 串并联电路 P 实与 R 大小的关系 项目 串联电路 并联电路 I P实与R的 P I 实 I I 1 2 2 R I n U U 2 P 实 R U U U 1 2 n 关系 串联电路中电阻越大的用电器消耗 并联电路中电阻越小的用电器消耗 的电功率越大 的电功率越大 3 I P U I 实 实 I I I 1 2 n U P U I
7、 实 实 U U U 1 2 n 实际电压大的 P 实越大，因此实际电 通 过电流大的 P 实越大，因此通过电 压大的灯泡较亮 流大的灯泡较亮 灯泡发光 I P I 实 I I 1 2 2 R I n U U 2 2 P 实 R U U U 1 2 n 亮度 电阻大的 P 实越大，因此电阻大的灯 电阻小的 P 实越大，因此电阻小的灯 泡较亮 泡较亮 并接上滑动变阻器的电灯，由于并联 串接上滑动变阻器的小灯泡，变阻 电路中各部分互不干扰，所以通过小 器阻值增大时分压也大，小灯泡实 灯泡所在支路的电流不变，小灯泡发 际电压减小，小灯泡发光较暗 光情况不变 第三节 测量小灯泡的电功率 伏安法测小灯泡
8、的功率 【实验原理】 P UI 【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。 【实验电路图】 【实验步骤】 按电路图连接实物。 检查无误后，闭合开关。移动滑片，使小灯泡在额定电压下发光，观察小灯泡的亮度，并记 下电压表和电流表的示数，代入公式 P=UI计算出小灯泡的额定功率。 调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压约为额定电压的 1.2倍，观察小灯泡的亮度，并记 下电压表和电流表的示数，代入公式 P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。 调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压小于额定电压，观察小灯泡的亮度，并记下电压表 和电流表的示数，代入公式 P=UI计算出小灯泡此时的实际功率
9、。 4 【实验表格】 次数 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W 发光情况 1 2 3 【注意事项】 接通电源前应将开关处于断开状态，将滑动变阻器的阻值调到最大； 连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程； 滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压和通过的电流；保护电路； 不需要计算电功率的平均值。 第四节 焦耳定律及其应用 电流通过导体时电能转化成热（电能转化为内能），这个现象叫做电流的热效应。 焦耳定律：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。（英国物理学家焦耳） Q Q Q 定义式：Q=I2Rt I2= I = R= t = Rt
10、Rt I2 t Q I2R Q Q Q 导出式：Q=UIt U= I= t = It U t U I U2 QR QR U2 t QR Q= t U2= U = R = t = R t t Q U2 Q Q Q=Pt P= t= t P Q热量焦耳（J）； I电流安培（A）； R电阻欧姆（）； t通电时间秒（s）； P电功率瓦特（W）； U电压伏特（V）。 有关焦耳定律的注意事项：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q U2 W），这时以下公式均成立 Q=Uit Q= t Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能， R 还要转化为其他形式的能量。求 Q时只能用 QI2Rt。 5 利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。 防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。 串并联电路电功特点： 在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和； Q1 R1 串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即 = ; Q2 R2 Q1 R2 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即 = （各支路通电时间都相 Q2 R1 同）。 6