拿高分！物理电功率相关知识专题学习

JJUN99

学过了电路电流、电压电阻，应该学习电功率了，这是初中电学比较难学部分，更多是注重理论，相关公式和导出式比较多，比较注重理解记忆，所以一定要注重亲身推导，才能收到较好的学习效果，在解题时提高效率。
现在，我们就来引领孩子们怎样学好这一块的相关知识。

一、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（kW·h）。1kW·h＝3.6×106J(第二个6为次方)
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。

公式：


公式中的物理量：
W——电能——焦耳（J）
U——电压——伏特（V）
I——电流——安培（A）
t——时间——秒（s）
R——电阻——欧姆（Ω）
Q——电荷量——库伦（C）
P——功率——瓦特（W）

2、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 kW·h。
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。
“50 Hz”表示这个电能表在50 Hz的交流电中使用；
“600 revs/kW·h”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：


3、串并联电路电功特点
①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；
②串联电路中，各用电器的电功与其电阻成正比，即W1/W2=R1/R2；
③并联电路中，各用电器的电功与其电阻成反比，即W1/W2=R2/R1（各支路通电时间都相同）。

二、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：表示消耗电能的快慢。
符号：P
单位：瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW），1kW＝103W
电功率的定义式：P=W/t  W=Pt    t=W/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（kW·h）；
t——通电时间——小时（h）。

电功率的计算式：
P——电功率——瓦特（W）；
U——电压——伏特（V）；
I——电流——安培（A）；
R——电阻——欧姆（Ω）。

2、串并联电路电功率特点
④在串联电路和并联电路中，总功率等于各用电器电功率之和；
⑤串联电路中，各用电器的电功率与其电阻成正比，即P1/P2=R1/R2
⑥并联电路中，各用电器的电功率与其电阻成反比，即P1/P2=R2/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：
①U实<U额   P实<P额——用电器不能正常工作。（如果是灯泡，则表现为灯光发暗，灯丝发红）；
②U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）；
③U实=U额   P实=P额——用电器正常工作。
电灯泡上的“PZ220 25”表示额定电压是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


测量小灯泡的电功率
伏安法测小灯泡的功率
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：
①按电路图连接实物。
②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。
③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。
④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。

实验表格：


注意事项：
①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；
②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；
③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；
④不需要计算电功率的平均值。

三、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）

定义式：


导出式：


Q——热量——焦耳（J）；
I——电流——安培（A）；
R——电阻——欧姆（Ω）；
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＝W），这时以下公式均成立Q=UIt  Q=(U2/R)t(2为平方)   Q=Pt；
对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q＝I2Rt(2为指数)
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：
①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；
②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即Q1/Q2=R1/R2;
③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即Q1/Q2=R2/R1（各支路通电时间都相同）。