高二物理电功和电功率1

第九章电功和电功率一．教法建议【抛砖引玉】本章是初中物理的重点章之一。

本章内容有电功、电功率这两个重要概念和焦耳定律这个重要定律。

对于学生来说，电功是一个比较抽象的概念。

为了帮助学生理解电流能做功，电功的大小跟电流、电压以及通电时间的关系，应按教材做好给小电功机通电把砝码提高的演示实验。

在实验的基础上，给出电功的计算公式和单位。

学生对额定功率的概念往往难于理解。

为了使学生能够区别用电器的额定功率和实际功率的不同，正确的理解额定功率的概念，一方面要通过日常生活中家用电器的实际例子来讲解，还要通过功率计算的有关例题和习题来加深学生对这一概念的认识。

并且要指导学生做好测定小灯泡功率的实验，通过实验让学生明白，一个用电器消耗的功率并不是固定不变的，而是随加在它两端的电压而改变。

同时，一个用电器也不是随便接入什么电路都能工作的，这样就提出正常工作要求的电压和消耗的功率，即额定功率问题。

在讲授焦耳定律时，同样要以研究通电导体放出的热量跟电流、电阻、通电时间的关系的演示实验为基础，通过对实验结果的分析给出焦耳定律的公式。

总之，做好上述两个“演示”和一个“学生实验”是提高本章授课质量的关键。

此外，电功、电功率、焦耳定律与欧姆定律的综合题常常是各种考试中的考查重点。

教师指导学生做好这类综合题，对培养学生思维能力，提高学习成绩至关重要。

【指点迷津】在做电流做功把砝码提起的演示实验时，把教学用电功机模型，改用玩具电功机和一对减速用的齿轮，演示起来会更便捷，效果也更明显，演示可参考图9—1来安装。

实验可做三次。

第一次，电压低、电流弱砝码升得低；第二次，电压高、电流强、砝码升得高；第三次，保持电压和电流不变，通电时间越长，砝码升得越高。

图9-1图9-2课本中研究焦耳定律的实验装置，也可做如图9—2所示的改进。

A 、B 、C 、D 四个瓶中的电阻阻值分别为2欧、2欧、4 欧、4欧。

a R 、B R 、C R 三个电阻串联后再和D R 电阻并联。

演示时，通过观察煤油在玻璃管里上升情况，比较电流产生的热量。

改进后的演示装置，演示效果较好，更容易使学生认识到，电流通过导体产 生的热量是跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比的规律。

二、学海导航【思维基础】电功就是电流通过用电器做的功。

电流做功过程实际就是电能转化为其他形式的能的过程。

电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。

电流在某段电路上所做的功，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。

即W ＝UIt电功的主单位是焦耳。

简称为焦。

1焦耳＝1牛顿·米＝1伏×1安×1秒。

焦耳这个单位很小，平时常用度做电功单位。

1度＝3．6×106焦。

应用W ＝UIt 公式时，特别要注意的是U 和I 是加在同一个用电器两端电压和电流。

例题1 一个电热器所用的电压是220伏，电流是0.2安，通电时间为10分钟。

电流做的功是 焦。

分析：根据电功的计算公式 图３ W ＝UIt＝220伏×0．2安×10×60秒 ＝26400焦 答：此题应填26400 。

例题2 用一节1.5伏的干电池点燃小灯泡，通过小灯泡的电量是14库，则电流做的功是 焦。

分析：此题未给出通过小泡泡的电流I 和通电时间t ，但给出了通过小灯泡的电量Q ，因为电流I ＝Q/t ，所以 Q ＝It 电流做的功W ＝UIt ＝UQ＝1．5伏×4库 ＝21焦 所以，电功的单位也可以是1焦＝1伏×1库 答：此题应填21 。

例题3 电路中一导体上的电压为2伏，导体中的电流为0.2安，若电流做功是24焦，则通电时间是 秒。

分析：电功的计算公式UIT W =可知，通电时间为秒安伏焦6020224=⋅⨯==UI W T答：此题应填 60 。

电流在单位时间内所做的功叫做电功率。

电功率是表明电流做功快慢的物理量。

电功率等于电压和电流的乘积。

即 UI P =电功率的单位是瓦特，简称为瓦。

电功率的单位还有千瓦。

1千瓦＝1000瓦。

电功率为1千克，电流在1小时内所做的功就是1千瓦时，千瓦时也就是前面提到的“度”。

1千瓦时＝1000瓦×3600秒＝3．6×106焦用电器上标着的电压值是用电器正常工作时的电压，叫额定电压。

用电器上标着的功率值是用电器在额定电压的电功率，叫额定功率。

应该特别注意的是，如果用电器两端的电压不等于它的额定电压，它的实际电功率也就不等于它的额定功率。

例题4 加在一个标有“220V 、40W ”的灯泡上的电压为200伏，通过的电流是0．165安，则这个灯泡的额定功率是 瓦，实际功率是 瓦。

分析：灯泡上已标明了它的额定电压是220伏，额定功率是40瓦。

它的实际功率 UI P =＝200伏×0．165安 ＝33瓦 答：此题应填 40 、33 。

例题5 实际小组自制一把“220V 、22W ”的电烙铁，在额定电压下使用，通过电烙铁的电流是 安。

分析：由电功率的公式UI P =可知，所求电流为 UP I =安伏瓦1022022⋅==答：此题应填0.1 。

例题6 标有：“220V 、800W ”的一个电炉正常工作2小时，消耗的电能是 千瓦时。

分析：此电炉的额定功率是0.8千瓦，正常工作2小时所做电功 PT W =＝0．8千瓦×2小时 ＝1．6千瓦时 答：此题应填1.6 。

测定小灯泡的功率的实验。

一般是用图9—3的电路来测定小灯泡的额定功率。

例题7 用电流表和电压表测定小灯泡的额定功率。

实验有如下几个步骤：(A)合上电键；(B)使滑动变阻器的阻值调到最大；(C)按电路图连接电路(注意选择电表量程)；(D)记下电流表和电压表的示数； (E)调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数 达到小灯泡的额定电压值。

请把以上步骤前的字母，按照合理的顺序 填入下面空白处。

① ，② ，③ ，④ ，⑤ 。

分析：连接好电路，在开关闭合前，为了不损坏仪器要先将滑动变阻器的阻值调到最大；还要检查电流和电压表在电路中连接的是否正确，所选量程是否合适。

在测量小灯泡的额定功率时，需用滑动变阻器调节小灯泡两端的电压，使之达到额定电压。

答：此题应填① C ，② B ，③ A ，④ E ，⑤ D 。

电流流过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。

这个规律叫做焦耳定律。

公式是 RT I Q 2= 热量Q 的单位是焦耳。

电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。

电热器的主要组成部分是发热体。

发热体是电阻大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上做成的。

例题8 某导体的电阻为5欧，当通过2安的电流时，30秒内这个导体产生的热量是 焦。

分析：由焦耳定律知导体产生的热量 RT I Q 2=()焦秒欧安60030522=⨯⨯=答：此题应填600 。

【经典题解】【电功】例题1 串联在照明电路里的两盏电灯21L L 和，如果1L 的电阻比2L 电阻大，那么图9-3在相等的时间内，电流通过1L 所做的功1W 和通过2L 所做的功2W 相比是( ) (A)W1＞W2 (B)W1＝W2 (C)W1＜W2 (D)无法确定 分析：电流通过1L 所做的功 IT U W 11= 电流通过2L 所做的功IT U W 22=1L 和2L 串联，通过两灯里的电流I 相同。

因电阻21R R >，而串联电路里各个电阻两 端的电压跟它的阻值成正比，所以2121,W W U U >>答：此题应选(A)。

例题2 有两个电阻，1R ＝100欧，2R ＝140欧，把它们串联后，接在24伏的电源上经1分钟。

电流通过1R 做的功1W ＝ ，电流通过2R 所做的功2W ＝ ，=21:W W 。

(图9—4)分析：电流通过1R 做的功 IT U W 11= 根据欧姆定律11IR U = 因此，电流通过R1所做的功又可 表示为RT I W 21= ① R1与R2组成串联电路，其总电阻 21R R R += ＝240欧 电路里的电流安欧欧伏1024024⋅===R I将电流I 的值和1R 的值代入①式 RT I W 21=＝(0．1安)2×100欧×60秒 ＝60焦 同法求电流通过2R 所做的功T R I W 222= ② ＝(0．1安)2×140欧×60秒 ＝84焦电功之比由①式与②式联立求得7521221221===R R TR I TR I W W这说明在串联电路中，电功按电阻成正比的进行分配。

答：此题应填60焦，84焦，5∶7。

例题3 两个电阻，1R ＝100欧，2R ＝140欧，把它们并联后，接在24伏的电源上，经过1分钟，电流通过1R 所做的功=1W ，电流通过2R 所做的功2W ＝ ，1W ：=2W 。

(图9—5)分析：电流通过1R 所做的功 IT U W 11=根据欧姆定律 11R U I =因此，电流通过1R 所做的功又可表示为图9-5T R W 11= ①＝(24伏)2⨯ 100欧×60秒 ＝345．6焦 同法求电流通过2R 所做的功T R U W 222= ②＝(24伏)⨯2140欧×60秒 ＝246．9焦电功之比由①式与②式联立求得5712221221===R R T R UTR U W W这说明在并联电路中，电功按电阻成反比的进行分配。

答：此题应填345.6焦，246.9焦，7∶5。

【电功率】例题 4 一只“10V 、5W ”的甲灯和一只“6V 、1．8W ”的乙灯串联后接入电路中，两灯均能发光，比较它们的实际功率(不考虑灯丝电阻随温度的变化)( )图9—6。

(A)甲灯大些 (B)乙灯大些 (C)两灯一样大 (D)无法确定分析：由欧姆定律结合电功率的知识，可知电功率的计算公式还可以改写成R I P 2= ①RU P 2= ②先用②式，依照灯泡的额定电压和额定功率，找出（ 图 9-6 ） 甲灯和乙灯的电阻是一定不变的。

()欧瓦伏甲205102==R()欧瓦伏乙208162=⋅=R因两灯串联，通过它们的电流相同，再由两灯电阻相同，依公式①来考虑，甲、乙两灯的实际功率应一样大。

答：此题应选(C)。

例题5 把标有“9V 、9W ”的甲灯和标有“6V 、1W ”的乙灯，串联在15伏的电源上，下列说法中正确的是( ) (A)两灯都能正常发光 (B)只有乙灯能正常发光 (C)只有甲灯能正常发光(D)有可能两灯均不能正常发光分析：根据两灯的额定电压和额定功率求出两个灯的电阻欧甲甲甲92==R U R欧乙乙3622==R UR（图 9—7）两灯串联在15伏的电源上，因两灯的电阻之比甲R ∶乙R ＝1∶4，两灯实际分配的电压伏甲351'==UU()891254-=='见图伏乙U U （图 9-8 ）两灯实际功率瓦瓦乙乙乙甲甲甲412='='='='R U P R U P计算结果甲灯实际功率小于额定功率，乙灯实际功率是其额定功率的4倍。