/第四講電功率一、復(fù)習(xí)策略1、電功和電能(2)電功①定義：電流做的功（用電器消耗的電能)②電流做功的實(shí)質(zhì)是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．(3）計(jì)算①W＝ＵIt（定義式）②(打“＿_(dá)_______”指僅在純電阻電路中適用）（4）單位：J1kW·h=3。6×１06J（1kW·h＝1ｋW×1h＝１03Ｗ×3600s＝3．6×１0６J)（5)測量:電能表①接法：串聯(lián)在干路中．(１、3進(jìn)，2、4出）②參數(shù)：22０Ｖ１0（2０）A50Hz3000r/kＷ·h→每消耗1kWｈ的電能,表盤轉(zhuǎn)30０0轉(zhuǎn)．（計(jì)算）2、電功率（1)定義：用電器在１s內(nèi)消耗的電能/電流在１s內(nèi)做的功.(2）意義：描述用電器消耗電能的快慢/電流做功的快慢．(3）計(jì)算:（打“＿＿_(dá)______"指僅在純電阻電路中適用）合理選用公式例如：“２20V4０W"燈L1和“220V100W”燈Ｌ2（４)常見大功率用電器：空調(diào)、微波爐、電爐、電熱器等．（５）額定功率與實(shí)際功率①當(dāng)U實(shí)＝Ｕ額時，Ｐ實(shí)=P額（正常發(fā)光）②當(dāng)U實(shí)〉Ｕ額時,P實(shí)〉Ｐ額（超亮／很亮)③當(dāng)Ｕ實(shí)<Ｕ額時，P實(shí)<P額（暗紅／不發(fā)光)(６）測量：①電能表和秒表：P＝Ｗ／t（作法)②伏安法a．電路圖(經(jīng)典電路圖）b.原理:P=UIc。滑動變阻器的作用ｄ．與伏安法測電阻的區(qū)別(7）常見計(jì)算①串聯(lián)/并聯(lián)電路中：P總=Ｐ1+P2②(如“２2０V10０W”燈泡：）③3、電熱、焦耳定律（１）焦耳定律：Q=I2Rt,P熱=I2R（專門求電熱）（2)電能W與電熱Q的關(guān)系①純電阻電路中（電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)W=Ｑ=ＵＩt=Ｉ2Ｒt＝（歐姆定律適用)②非純電阻電路中（電能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，部分轉(zhuǎn)化為其他的能）此時：Ｗ≠Q(mào)且W＞QＷ=P總t=UIt，Q＝I２Rt(原始公式）4、安全用電一、家庭電路的組成，保險絲的作用和測電筆的正確使用。1、家庭電路由進(jìn)戶線（即火線和零線),閘刀開關(guān)、保險盒、電燈、開關(guān)、插座等組成。而且要知道它們的連接順序，知道各種家用電器都是并聯(lián)。開關(guān)與燈，開關(guān)與它所控制的用電器是串聯(lián)。2、保險絲是在導(dǎo)線中的電流超過最大允許值時，及時熔斷，起到自動切斷電路，保護(hù)電路和用電器的作用?；谶@個作用,它必須串聯(lián)在電路中;材料特點(diǎn)是電阻率大，熔點(diǎn)低；選擇它時，額定電流要等于或稍大于電路中正常工作的最大電流,也注意要和電能表上標(biāo)著的最大允許電流配套。應(yīng)當(dāng)指出的是，現(xiàn)在許多地方使用的是一種新型保險裝置,叫自動空氣開關(guān)。3、使用測電筆時，手要接觸筆尾金屬體,筆尖要接觸電線或與電線連通的導(dǎo)體。二、家庭電路中電流過大的原因和常見故障。1、造成家庭電路電流過大的原因有兩個：①電路中用電器的總功率過大。②短路.2、家庭電路的常見故障分為斷路和短路兩大類。三、安全用電常識和安全電壓。1、安全用電的常識是：①不接觸低壓帶電體;②不靠近高壓帶電體。2、安全用電是不高于36V。二、典例剖析例1、（20０５·南京市)一電動機(jī)線圈的電阻為1Ω，線圈兩端所加電壓為2Ｖ時，電流為0。8Ａ,電動機(jī)正常工作。（１)在求電動機(jī)正常工作１miｎ內(nèi)所消耗的電能時,有以下兩種不同的解法.小明解:W＝UＩt=2V×０。8A×6０s=９6J小華解：Ｗ＝I2Ｒｔ=(0．8A）2×１Ω×6０s=3８．4J哪位同學(xué)做得對,作出判斷并說明理由．（2）電動機(jī)正常工作１ｍin內(nèi)所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能是多少？解析:電動機(jī)工作時消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分使線圈發(fā)熱轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。小明算出的是電動機(jī)消耗的電能，小華算出的是電流通過電動機(jī)時產(chǎn)生熱量的那部分電能，所以小明對。電動機(jī)工作所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能等于電動機(jī)消耗的電能減去轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的部分.即：W′=Ｗ－Q＝９6J-38。４J=57.6Ｊ．答案:(1）小明正確,理由見解析(2）57。6J例2、（200４·濱州市）如圖所示,電源電壓保持不變,電流表使用０。6Ａ量程,電壓表使用3V量程，小燈泡L上標(biāo)有“2。５V１。2５W"字樣，其阻值在工作中保持不變,滑動變阻器R的最大阻值為20Ω,若使R接入電路的阻值為4Ω，則燈泡L剛好正常發(fā)光,問:（１)Ｌ的阻值為多大？（2)電源電壓為多大？（3)現(xiàn)要通過調(diào)節(jié)Ｒ來改變燈泡L的工作狀態(tài)，但必須保證電流表和電壓表不超過其量程,R接入電路的阻值只能在什么范圍內(nèi)變化？解析：在滑動變阻器滑片移動的過程中，電路中的電流、電壓都發(fā)生了變化，我們考慮的往往只是受電流表、電壓表量程的限制,滑片的移動只能在一定范圍內(nèi)，而忽略了還要受燈泡的限制．對（１）、(2)問很容易求得L的電阻RL=5Ω,電源電壓U＝4。5V.(3）當(dāng)電流表不超過其量程時，線路中電流ＩA=０．6A,此時可算得R的最小值RＡ=2.5Ω,電壓表的示數(shù)UV=Ｕ—UL=4。5V-0．6×5Ｖ＝1。5Ｖ，不超過其量程.若僅僅考慮電流表和電壓表不超過其量程，滑動變阻器R的最小電阻就是２。５Ω．但本題還有另一制約因素——電燈的額定電壓和額定電流，燈泡L的額定電流Ｉ2==０.５Ａ<0.6A，所以若Ｒ的最小阻值是２。5Ω時,雖然保證了電流表和電壓表不超過其量程，但燈泡L卻能被燒壞．因此考慮燈泡L的因素，Ｒ的最小阻值應(yīng)是保證L正常發(fā)光的電阻4Ω。當(dāng)電壓表不超過其量程3Ｖ時，R兩端的電壓為3V,通過電流表的電流IA=ＩＬ==0.3A〈0.６A．此時，可算得R的最大值為Rｍaｘ=10Ω．再看燈泡Ｌ兩端的電壓4.５V—3V=1。5V，通過的電流為０.3Ａ，不超過L的額定電壓和額定電流．∴Ｒ的變化范圍：4Ω≤R≤1０Ω．答案：（1）5Ω(2)4．5V（3）4Ω≤R≤１0Ω．例3、(20０4·武漢市）武漢市“兩江四岸”（長江、漢江)亮化工程已初見成效,每到夜晚,五光十色的小彩燈、霓虹燈將我市裝扮得絢麗多彩．小明和小婷為了探究小彩燈的發(fā)光情況，他們通過觀察發(fā)現(xiàn),每個小彩燈上標(biāo)有“2。5V0。25Ａ”字樣．（1）要使這些小彩燈正常發(fā)光，應(yīng)將一個這樣的小彩燈_______＿聯(lián)在家庭電路的供電線路上(填“串”或“并”)．(2)他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)其中的一個小彩燈的燈絲斷了,其余的小彩燈還能發(fā)光,這是為什么呢?他們找來一個小彩燈，砸破玻璃外殼,發(fā)現(xiàn)燈絲(設(shè)阻值為R1)上并聯(lián)接有一不發(fā)光的電阻R2,如圖所示．關(guān)于R１與Ｒ2的大小，小明和小婷發(fā)生了爭論：小婷認(rèn)為R2比Ｒ1小很多，燈絲R1發(fā)光時，由于R2和Ｒ1的接觸處有一薄的絕緣層,電流只能從Ｒ１中通過．當(dāng)燈絲R１斷了,電路電壓將擊穿絕緣層，R2使電路導(dǎo)通，其余小彩燈還能發(fā)光,其亮度與原來相比__＿_(dá)____（填“不變”、“變亮”或“變暗”），原因是電路中的電流＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)，燈絲R1的實(shí)際功率＿_(dá)＿＿_(dá)＿_(dá)__（填“不變”、“變大”或“變小"）。小明則認(rèn)為Ｒ2比Ｒ1大很多,燈絲R1發(fā)光時流過R2的電流可以忽略不計(jì)，當(dāng)燈絲R1斷了,R2使電路導(dǎo)通,其余小彩燈還能發(fā)光，其亮度與原來相比_____＿_(dá)＿(填“不變”、“變亮”或“變暗”）．設(shè)R2＝１5R1,且R1的實(shí)際功率小于0.１W時,燈絲R1就不能發(fā)光．試經(jīng)過計(jì)算說明,最多允許多少盞小彩燈的燈絲R1斷去,其余的小彩燈還能發(fā)光?解析:此題綜合性較強(qiáng),需要熟練運(yùn)用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和功率的計(jì)算公式．同時還需要從實(shí)際情景分析出電路的連接情況。小彩燈的額定電壓是２.5Ｖ,所以要串聯(lián)后接入家庭電路．串聯(lián)的個數(shù)為n==８８個.按照小婷的說法,Ｒ2<R1，當(dāng)R1斷開，利用Ｒ2接通時,電路中的電阻減小，電流變大,實(shí)際功率變大。小彩燈變亮．此種設(shè)計(jì),如果小彩燈斷開一定數(shù)量后就會使更多的小彩燈燒壞．小明認(rèn)為R2比R1大很多，當(dāng)R1斷開，Ｒ2使電路導(dǎo)通時，電路中電阻變大，小彩燈變暗。設(shè)有n盞彩燈斷開時其余小彩燈還能發(fā)光,則有（其中8８為正常發(fā)光時的彩燈盞數(shù)，,R2＝15R１=１5Ω。解得n=9.4３，即最多有9盞彩燈斷開時其他彩燈還能發(fā)光。答案:(１）串（２）變亮變大變大變暗9盞例4、金屬的電阻隨溫度升高而增大，小燈泡發(fā)光時，燈絲溫度高，燈絲電阻比不發(fā)光時大得多．在課外興趣小組活動時,某校兩同學(xué)用實(shí)驗(yàn)研究小燈泡的電功率跟所加電壓的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)室提供給他們的器材是:額定電壓為6V、額定功率為3Ｗ的小燈泡一只,電壓表一只,變阻器一只，電源（大于6Ｖ)，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干.（1）甲同學(xué)根據(jù)P=UI設(shè)計(jì)了圖a所示的電路進(jìn)行研究；乙同學(xué)先由計(jì)算式算出小燈泡的電阻Ｒ，再根據(jù)設(shè)計(jì)了圖b所示的電路進(jìn)行研究,你認(rèn)為哪位同學(xué)設(shè)計(jì)的電路合理？_____＿＿_(dá)＿＿_(dá)_＿_(dá)_＿（填“甲”、“乙”或“甲和乙"）;（２）若甲、乙兩同學(xué)按照各自所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甲同學(xué)先測出若干組電壓和電流值，再由公式Ｐ=ＵI求得對應(yīng)的功率，并作出功率隨電壓變化的圖像；乙同學(xué)先測出若干個電壓值，再由和求得對應(yīng)的功率，也作出功率隨電壓變化的圖像，則圖中哪個反映了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果＿＿_(dá)__＿_(dá)＿＿＿＿（圖上標(biāo)有a的為甲同學(xué)所得的圖像，圖上標(biāo)有ｂ的為乙同學(xué)所得的圖像）.解析：本例重點(diǎn)考查電阻受溫度的影響，燈泡在從亮到暗的過程中，電阻是可變的，電阻隨溫度升高而增大，乙同學(xué)先利用算出小燈泡的電阻，在此后的研究過程中忽略了電阻阻值的變化,因而錯誤。兩同學(xué)的測量原理都是利用，可以看出，P和U皆非線性關(guān)系,所以C、D錯誤，正常發(fā)光以前，甲所測燈泡溫度低,電阻小，功率大，正常發(fā)光時，甲、乙功率相等，超過額定電壓，甲的功率比乙的小．答案：甲B例5、(2006·麗水市課改區(qū))某校學(xué)生宿舍走廊的路燈,原來用一盞“220Ｖ、40Ｗ”的白熾燈，每晚亮10小時．同學(xué)們發(fā)現(xiàn)燈泡容易損壞,需要經(jīng)常更換．后來,學(xué)校電工用兩盞“220V、40Ｗ"的燈泡串聯(lián)后代替原路燈。結(jié)果，兩盞燈的亮度比改裝前要暗，但燈泡使用壽命明顯延長．(1)改裝前,一盞路燈每晚需要消耗多少電能？(２）改裝后兩燈的總功率是多少？比原來省電還是費(fèi)電？答案：(1）W=Pt=0。04kＷ×１0h=0。4kWh或W=Pt=4０Ｗ×1０×3６00s=１.4４×10６J（２)R=Ｕ2/P＝(22０V）２/(4０W)=1210ΩR總=12１0Ω＋121０Ω=2420ΩP總=U２/R總=（2２0V)2/（2420Ω）=20W省電例6、（2004·新疆)林芳新買了一臺家用電熱淋浴器,說明書的部分內(nèi)容如圖所示，一次裝滿水后,淋浴器所帶溫度計(jì)示數(shù)為20℃，通電5０min后，溫度計(jì)示數(shù)變?yōu)椋?℃,計(jì)算：電壓２20V功率1500W容積50L（1)電熱淋浴器加熱過程消耗的電能是多少焦耳?(2)加熱過程水所吸收的熱量是多少焦耳？[c水=4.２×10３Ｊ/(kg·℃)］(3）比較(1)、(2)所得的數(shù)據(jù),你認(rèn)為合理嗎?為什么？（4）如果不合理，將題中的條件加以改進(jìn)，使之合理，寫出一種改進(jìn)方案．解析:(1)W=Pt=150０×50×60Ｊ＝４。5×１06J。(２)m水=ρ水V水=1．0×103×０．05kｇ=５0kg．Q水=c水m水△t水=4。２×103×50×（42－20）Ｊ=４。６2×106J（3）由于Ｗ＜Ｑ水，所以不合理.（4)①可將題中的通電時間由５0miｎ改為6０mｉn.②可將題中水的初溫由20℃改為2５℃．③可將題中水的末溫由42℃改為３5℃．答案:(1）4。5×106Ｊ(2)4。62×1０６J(3）、(４）見解析例7.指出如圖所示的家庭電路中,請指出哪些地方出現(xiàn)了錯誤？╳╳火線零線電能表220V通過分析:我們看到此電路中多處出現(xiàn)了錯誤。(1）家庭電路中保險絲應(yīng)接在閘刀開關(guān)的下方,這樣，在斷開開關(guān)時，就可以在不帶電的情況下,安全地更換保險絲，否則即使閘刀開關(guān)斷開后，保險絲上也帶電，無法更換保險絲。所以保險絲和閘刀開關(guān)的位置接錯了。(２）控制燈泡的開關(guān)安裝在零線一側(cè)了,這樣使得無論開關(guān)是否斷開，燈與火線總是相連通，容易發(fā)生觸電事故.正確的接法是將開關(guān)安裝在火線一側(cè)。(３）三孔插座上邊的孔應(yīng)接地，另外兩孔分別接火線和零線。這樣當(dāng)把三腳插頭插在三孔插座里，當(dāng)把用電器接入電路的同時,也把用電器外殼與大地連接破滅，此時即使火線絕緣皮破損或失去絕緣性能,而火線又與外殼接通，外殼帶電,電流也會從接地導(dǎo)線流走,人體接觸外殼就沒有觸電危險了。（4）三孔插座上的保險絲應(yīng)接在火線上，因?yàn)楸ｋU絲接在零線上，當(dāng)保險絲斷開時,插座上仍帶電，仍存在觸電的危險。（５)兩孔插座應(yīng)該一個孔接零線,一個孔接火線，這時只要把家用電器的插頭插入插座里，家用電器就接入電路中正常工作了。而圖中將插座接在一根火線上，這樣把用電器的插頭插入插座中時，不能接通電路使用電器正常工作。答：(1）保險絲和閘刀開關(guān)位置接錯，保險絲應(yīng)接在閘刀開關(guān)的下方；(2）控制燈泡的開關(guān)不應(yīng)該安裝地零線一側(cè);(３）三孔插座上邊的孔應(yīng)接地；（4）三孔插座上的保險絲應(yīng)接在火線上;(5)兩孔插座不應(yīng)接在一根火線上;（６）在火線和零線之間接了一根保險絲，這是絕對不允許的。例８．原來室內(nèi)電燈正常發(fā)光，當(dāng)把臺燈的插頭插入插座時室內(nèi)電燈全部熄滅,保險絲熔斷,發(fā)生這一現(xiàn)象的原因可能是什么?（）(A)臺燈的功率太大（B)插座處原來有短路（C）臺燈燈座處有短路(Ｄ）臺燈插頭處有短路分析:原來室內(nèi)電燈正常發(fā)光,當(dāng)把臺燈的插頭插入插座時保險絲熔斷，說明電路中電流強(qiáng)度急劇增加。但一盞臺燈的功率不會太大,所以不會使保險絲熔斷，不會造成電流急劇增大，這一現(xiàn)象應(yīng)該是短路造成的,所以A不對;若插座處原來有短路，不插臺燈保險絲也會熔斷,所以答案B也是錯誤的；而臺燈燈座或插頭處有短路,不使用時不知道，一旦插頭插入插座時都會造成保險絲的熔斷。因此選項(xiàng)C、D是正確的.例9．小紅家中的四盞燈突然全部熄滅了,檢查保險絲發(fā)現(xiàn)并未燒斷，用測電筆測試室內(nèi)各處電路時，氖管均發(fā)光。她對故障作了四種判斷，其中正確的是(）（Ａ）燈泡全部燒壞了（B）進(jìn)戶零線斷路（C)室內(nèi)線路某處短路（D）進(jìn)戶火線斷路分析：題目中給出了四種判斷，它們雖然都可以導(dǎo)致“電燈突然全部熄滅"，但通過對燈熄滅后所做的檢查結(jié)果進(jìn)行分析,即可得出正確的判斷。首先檢查保險絲發(fā)現(xiàn)未燒斷,說明答案C是錯誤的,因?yàn)槿绻卸搪饭收?，電路必會因電流過大而燒斷保險絲。其次用測電筆測試室內(nèi)各處電路時氖管均發(fā)光,說明線路中火線連接完好。因此答案D也是錯誤的。另外用測電筆測試零線時，正常情況下氖管應(yīng)不發(fā)光，現(xiàn)在氖管發(fā)光,說明零線通過燈泡的燈絲與火線處于接通狀態(tài),故燈泡全部燒壞的可能是不存在的,即答案A也是錯誤的.本題的答案應(yīng)選擇Ｂ,即由于進(jìn)戶零線斷路,使電路不能閉合，燈泡不亮，但室內(nèi)各處都處于帶電狀態(tài)。答:選項(xiàng)Ｂ正確。例10.某家庭電路中，已有兩盞電燈和一個電飯煲工作,如果再使用微波爐,則該電路的（）。(A)總電流變大(Ｂ）總電壓變大（C)總電阻變大（D）總功率變大分析：家庭電路中的用電器都是并聯(lián)使用的,如果再使用一個微波爐,并聯(lián)的用電器增多，支路越多，總電阻越小，電路的總電阻減小。在電壓一定的條件下,通過電路的總電流將變大。電路的總功率等于各用電器功率之和，增用一個微波爐,電路的總功率也將變大。答：選項(xiàng)A、D正確。幾道綜合題:例１１．某用戶電能表如圖所示，若安裝時此表示數(shù)為0０２000，求到現(xiàn)在為止,電能表用了多少電能？電能表盤已轉(zhuǎn)了多少圈?戶內(nèi)已裝有４0W日光燈２盞，60Ｗ白熾燈4盞,能否再接一只6０0W的電爐？kWkWh00400單向電度表DD10220V5A50Hz3000r/kWh電表廠分析:本題從題目看，已知條件甚少，關(guān)鍵要從電能表盤面的標(biāo)識入手,將所給出的標(biāo)識轉(zhuǎn)化為有用的已知條件。圖中自上而下給出的標(biāo)識的意義是：“kWh”說明計(jì)量單位是千瓦時(度）?！?２0V5A”表示此表額定電壓為2２0V,允許通過的最大電流為５Ａ?！?000r/kWｈ”表示每消耗電能1ｋWｈ，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3０00轉(zhuǎn)。根據(jù)40ｋWh－２０ｋWh，目前已消耗電能Ｗ2０kWh。根據(jù)標(biāo)識，１度轉(zhuǎn)3０0０轉(zhuǎn)，20度的轉(zhuǎn)數(shù)為，則目前電能表已轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)：Ｎ20ｋWh３000r/kWh6104r(6萬轉(zhuǎn)）0該電表允許安裝的用電器總功率為:ＰUI22０V５A(chǔ)１10０Ｗ0用戶已安裝的用電器總功率為:P１4０W2６0W