高中物理課件第2章 第5節(jié)《電功率》（粵教版選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第五節(jié)電功率 1 電流做功的多少等于 轉(zhuǎn)化為其他形式能的數(shù)量 所謂電流做功 實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì) 的靜電力在做功 電荷的 減少 其他形式的能在增加 公式 W P 2 電流通過用電器時(shí)把 能全部轉(zhuǎn)化為 能 這樣的電路叫純電阻電路 電能 自由電荷 電勢(shì)能 UIt UI 電 內(nèi) 3 電熱Q 熱功率P 4 若電路中有電動(dòng)機(jī)或電解槽 電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外 還轉(zhuǎn)化為 或 它們之間遵從能量守恒 I2Rt I2R 機(jī)械能 化學(xué)能 知識(shí)點(diǎn)1電功和電功率 近幾年來 我國(guó)許多地區(qū)對(duì)供電線路進(jìn)行了改造 將電線換成更粗的 電能表的額定電流換成更大的 為什么要這樣做呢 小明家添置了新的大功率用電器 那么添置前和添置后對(duì)電路有什么影響呢 為什么電路中同時(shí)使用的用電器不能太多 答案 電線越粗其電阻就越小 用于線路上損耗的電功就越小 由于家用用電量增大 流過電能表的額定電流就越大 特別是添置了大功率用電器后 入戶線路的電流更是增大很多 在給定的線路規(guī)格下 用電器太多會(huì)超出允許值 線路會(huì)因發(fā)熱造成損壞 這不僅浪費(fèi)能源 更嚴(yán)重地會(huì)引起火災(zāi)等重大事故 1 電功 1 定義 電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功 叫做電功 2 表達(dá)式 W qU UIt 3 單位 焦耳 符號(hào)為J 2 電功率 1 定義 電流所做的功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做 電功率 2 表達(dá)式 P UI 注意 電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程 電流做了多少功 表明有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 可見電功反映了電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少 電功的表達(dá)式W UIt以及電功率P UI適用于所有電流做功和功率的計(jì)算 例1 下列關(guān)于電功的說法中 錯(cuò)誤的是 A 導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)力移送電荷所做的功叫做電功B 電流做功的過程 就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程C 電流做功消耗的能量 由電源來供給D 電功就是電能解析 做功是能量轉(zhuǎn)化的量度 電流做功就是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 故D答案錯(cuò)誤 答案 D 觸類旁通 1 關(guān)于電功率的下列說法中 正確的是 C A 用電器的額定功率與用電器的實(shí)際電壓和實(shí)際電流有關(guān)B 用電器的實(shí)際功率取決于用電器的額定功率C 白熾燈正常工作時(shí) 實(shí)際功率等于額定功率D 電功率越小 則電流做功越少解析 用電器的額定功率是它正常工作時(shí)的功率 其值是由用電器本身的結(jié)構(gòu)決定的 與實(shí)際電流和電壓無關(guān) 故A錯(cuò)C對(duì) 用電器實(shí)際功率多大是由加在它兩端的電壓和通過的電流決定的 故B錯(cuò) 電流做功的多少不僅與功率的大小有關(guān) 還與時(shí)間有關(guān) 故D錯(cuò) 知識(shí)點(diǎn)2焦耳定律和熱功率 如圖2 5 1 電流流過電動(dòng)機(jī)的時(shí)候 圖2 5 1 1 電流做了多少功 2 電流做功引起哪些能量轉(zhuǎn)化 3 電動(dòng)機(jī)的效率是多少 4 若由于某種原因電動(dòng)機(jī)被卡住 這時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的功率 為多少 答案 1 電流做功為W UIt 2 電流做功使電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能和內(nèi)能 3 電動(dòng)機(jī)的效率即轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率與輸入總功率的 比值 4 若電動(dòng)機(jī)被卡住 則變?yōu)榧冸娮桦娐?電動(dòng)機(jī)消耗的功 率等于輸入功率 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率 即P I2R 1 焦耳定律 1 內(nèi)容 電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正 比 跟導(dǎo)體的電阻成正比 跟通電時(shí)間成正比 2 表達(dá)式 Q I2Rt 3 適用范圍 Q I2Rt是電熱的定義式 可求任何電路中 電流I通過電阻R時(shí)產(chǎn)生的熱量 4 實(shí)質(zhì) 電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 2 熱功率 單位時(shí)間內(nèi)電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的功率叫熱功率 熱功率即 Q t 3 純電阻電路和非純電阻電路 注意 1 在非純電阻電路中 只能用W UIt和P UI計(jì)算電功和電功率 表示電路消耗的總功和總功率 用Q I2Rt及P熱 I2R計(jì)算電熱和熱功率 2 對(duì)于含有電動(dòng)機(jī)的電路 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不是純電阻電 路 電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)是純電阻電路 例2 一臺(tái)電風(fēng)扇 內(nèi)阻為20 接上220V電壓后 消耗功率66W 問 1 電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少 2 電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少 轉(zhuǎn)化 為內(nèi)能的功率是多少 電動(dòng)機(jī)的效率是多少 3 如果接上電源后 電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住 不能轉(zhuǎn)動(dòng) 這時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流 以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少 所以I 100 97 3 解 1 用電器總功率是輸入電壓和電流的乘積 即P UI P66U220 A 0 3A 2 由于電風(fēng)扇是非純電阻用電器 輸入的總功率一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 另一部分在電阻上轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 且P P機(jī) P內(nèi) 電風(fēng)扇正常工作時(shí) 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率的是P內(nèi) I2R 0 32 20W 1 8W轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是P內(nèi) P P內(nèi) 66W 1 8W 64 2W電動(dòng)機(jī)的效率是 P機(jī)64 2P66 I 3 電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為純電阻 通過電風(fēng)扇的電流 U220R20 A 11A 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P IU 11 220W 2420W電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率P內(nèi) I2R 112 20W 2420W 觸類旁通 2 一電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為1 線圈兩端所加電壓為2V 時(shí) 電流為0 8A 電動(dòng)機(jī)正常工作 1 在求電動(dòng)機(jī)正常工作1min所消耗的電能時(shí) 有以下兩 種不同的解法 解法一 W UIt 2V 0 8A 60s 96J解法二 W I2Rt 0 8A 2 1 60s 38 4J你認(rèn)為哪種解法對(duì) 請(qǐng)作出判斷并說明理由 2 求電動(dòng)機(jī)正常工作1min所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能是多少 解 1 解法一對(duì) 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)工作時(shí)電能沒有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 而大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 解法二求出的是電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的電熱 只占所消耗電能的一部分 2 電動(dòng)機(jī)工作1min消耗的電能W UIt 2V 0 8A 60s 96J電動(dòng)機(jī)工作1min產(chǎn)生的電熱 Q I2Rt 0 8A 2 1 60s 38 4J電動(dòng)機(jī)工作1min轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能W機(jī)械 W Q 96J 38 4J 57 6J 知識(shí)點(diǎn)3閉合電路中的功率 1 電源的功率P 電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率 也稱為電源的總 功率 計(jì)算式為 P IE 2 電源內(nèi)阻消耗的功率P內(nèi) 電源內(nèi)阻熱功率 也稱為電源的損耗功率 計(jì)算式為 P內(nèi) I2r 3 電源的輸出功率P出 外電路上消耗的功率 計(jì)算式為 P出 IU外 例3 電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)阻為r的電池與固定電阻R0 可變電阻R串聯(lián) 如圖2 5 2所示 設(shè)R0 r Rab 2r 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片自a端向b端滑動(dòng)時(shí) 下列說法不正確的是 A 變阻器消耗的功率減小B 電池消耗的總功率變大C 固定電阻R0上消耗的功率將減小D 電池內(nèi)電阻上消耗的功率將變大 圖2 5 2 解析 當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片從a端滑向b端時(shí) 把固定電阻R0和r之和等效成新電源的總內(nèi)阻 R0 r Rab 變阻器從消耗功率的最大值開始減小 由于電路中總電阻在減小 總電流增大 固定電阻R0上消耗的功率將變大 電池內(nèi)電阻上消耗的功率將變大 由P EI知 電源消耗的總功率變大 答案 C 觸類旁通 3 如圖2 5 3所示 圖線AB是電路的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖線 OM是同一電源向固定電阻R供電時(shí) R兩端的電壓電流變化的圖線 由圖求 1 R的阻值 2 交點(diǎn)C處電源的輸出功率 3 在C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài) 電源內(nèi)部消耗 的電功率 4 電源的最大輸出功率 圖2 5 3 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全