專題17電功率一、思維導(dǎo)圖二、新課標(biāo)要求3.4.5結(jié)合實例，了解電功和電功率。知道用電器的額定功率和實際功率。3.4.6通過實驗，了解焦耳定律。能用焦耳定律說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。三、知識梳理與典例一、電能1.電能的來源各種電池以及各種發(fā)電廠它們把不同形式的能轉(zhuǎn)化為電能，供人們使用。（1）利用電池獲取電能：干電池、蓄電池把能→電能；太陽能電池把能（光能）→電能。（2）發(fā)電廠獲取電能：把其他形式的能→能→電能。2.電能的利用（1）人們利用電能時，通過用電器將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。如：白熾燈將電能轉(zhuǎn)化為能和光能；電動機將電能主要轉(zhuǎn)化為能；電飯鍋將電能轉(zhuǎn)化為能。（2）電源與用電器電源是提供電能的，是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為能的裝置；而用電器是消耗電能的，是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的裝置。3.電能的單位及其換算（1）國際單位：，簡稱焦，用符號J表示。（2）常用單位：，用符號kw·h表示，俗稱“度”。（3）換算關(guān)系：1kw·h=J。2.電能的計量（1）電能表的用途：用來計量用電器在一段時間內(nèi)消耗的。（2）電能表的幾個重要參數(shù)（如圖所示）。 ①“kW·h”表示電能表示數(shù)的單位是；②“220V”表示該表應(yīng)該在的交流電路中使用；③“10（40）A”表示這個電能表的標(biāo)定電流為，額定最大電流為。電流表工作時的電流不應(yīng)超過電流；④“50Hz”表示這個電能表在頻率為50赫茲的交流電路中使用；⑤機械式電能表（左圖）“2500R/（kW·h）”表示接在這個電能表上的用電器每消耗1千瓦時的電能，電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)；電子式電能表（右圖）“1600imp/（kW·h）”表示接在這個電能表上的用電器每消耗1千瓦時的電能，電能表上的閃爍燈閃爍次。（3）電能表的讀數(shù)（如圖）①電能表計數(shù)器上前后兩次的示數(shù)之就是用電器在這段時間內(nèi)消耗的電能W=W后-W前電能表月初和月底的讀數(shù)如圖所示，則本月消耗的電能為：W=W后-W前=kW·h②利用電能表的轉(zhuǎn)數(shù)求電能利用電能表轉(zhuǎn)盤的實際轉(zhuǎn)速n和電流表參數(shù)Nrevs/kW·h，可以比較精確的計算出某段時間內(nèi)消耗的電能。即W=如圖所示，電表上標(biāo)有“3000r/kW·h”的字樣，若一段時間內(nèi)該電能表盤轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn)，則在這段時間內(nèi)用電器消耗的電能為W二、電功1.電功（1）定義：電流所做的功叫做電功，用W表示。（2）實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程是電流的過程，有多少電能發(fā)生了轉(zhuǎn)化就說電流做了多少，即電功是多少。電能是狀態(tài)量，反映了做功的本領(lǐng)；電功是過程量，反映了一段時間內(nèi)電能轉(zhuǎn)化或消耗電能的。2.電功的計算（1）影響電功多少的因素：電流做功的多少與、和通電時間t都有關(guān)。（2）公式：W=，此公式適用于一切情形下電功的計算。3.電功的單位（1）在國際單位制中，電功的單位是，簡稱焦，用符號J表示，1J=1V·A·s。（2）常用單位：（kW·h）（3）單位換算：1kw·h=J4.電功的推導(dǎo)公式由W＝UIt和歐姆定律I＝EQ\F(U,R)可推導(dǎo)出電功的兩個公式：W=W＝（1）W＝UIt是普遍適用的公式；電功的兩個推導(dǎo)公式只適用于電路；（2）利用電功公式及其變形公式時，要注意各物理量的同一性和同時性。【例題1】如圖所示，為小樂同學(xué)老家用的機械式電能表的示意圖，下列說法不正確的是（）A．如圖中時刻所示，電能表的讀數(shù)為8633.5kW?hB．家中干路中的總電流為20A時，該電能表可以工作C．每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3600圈D．這種電能表，讀數(shù)數(shù)字的單位是kW?h【例題2】已知電源電壓為10V保持不變，R1=25Ω，小燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A。（不考慮燈絲電阻變化）（1）斷開S1、S2此時小燈泡L正常發(fā)光，求小燈泡正常發(fā)光的電壓；（2）S1、S2都閉合時，電流表示數(shù)變?yōu)?.6A，求R2的阻值；（3）在（2）這個電路中，1min內(nèi)，整個電路所消耗的電能是多少？三、電功率1.電功率（1）物理意義：表示電流做功的。（2）定義：等于電功與時間之比。（3）定義式：P=EQ\F(W,t)（4）單位①國際單位：（W），1瓦＝1焦/秒②常用單位：（kW）、（mW）③單位換算：1kW=W1W=mW（5）應(yīng)用公式P＝W/t及變形式W=Pt、t＝W/P進行計算時，可選用兩套單位①若電功W的單位用焦（J）、時間t的單位用秒（s），則電功率P的單位是（W）；②若電功W的單位用千瓦時（kW·h）、時間t的單位用小時（h），則電功率P的單位是（kW）。（6）電功率的推導(dǎo)式①推導(dǎo)：將W＝UIt代入P＝W/t可得：P＝。說明：電功率的定義式P＝W/t和P＝UI都具有普遍意義，適用于任何電路。②利用普適式P＝UI結(jié)合歐姆定律I＝U/R及變形式可推導(dǎo)出兩個表達式：P=UI=I2RP=UI=EQ\F(U2,R)說明：這兩個公式只適用于純電阻電路。2.“千瓦時”的來歷千瓦時是功率為的用電器工作所消耗的電能。說明：千瓦時是的單位，而千瓦是的單位，二者的意義完全不同。3.電功率和電功的區(qū)別電功電功率物理意義表示電流做功的多少表示電流做功的快慢定義電功等于電壓、電流與通電時間的乘積電功與時間之比公式W=UItP=W/t=UI單位焦（J）、千瓦時（kw·h）瓦（w）、千瓦（kw）4.額定電壓額定功率（1）額定電壓和額定功率用電器時的電壓叫做額定電壓U額；用電器在下工作時的電功率叫做額定功率P額。（2）實際電壓和實際功率用電器時的電壓叫做實際電壓U實；用電器在下工作時的電功率叫做實際功率P實。（3）實際功率和額定功率的關(guān)系一個用電器只有個額定電壓和個額定功率，是確定的，與實際電壓無關(guān)。用電器的實際功率是不確定的，隨著它兩端電壓的改變而改變。①當(dāng)U實=U額時，P實P額，用電器正常工作；②當(dāng)U實＞U額時，P實P額，用電器容易損壞；③當(dāng)U實＜U額時，P實P額，用電器不能正常工作。（4）用電器銘牌上所標(biāo)物理量的意義例如一只燈泡上標(biāo)著“PZ22025”，其中PZ表示該燈泡適用于普通照明，“220”表示該燈泡的是220V，“25”表示該燈泡的是25W。（5）燈泡的亮度燈泡的亮度取決于的大小。例如額定電壓不同的白熾電燈，如果實際功率相等，則它們發(fā)光的亮度就相同。【例題1】小明將某家用電器單獨接在該電能表所在的電路中正常工作6min，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動32r。該家用電器的電功率是_____W，該家用電器最有可能是_______（選填“電視機”“節(jié)能燈”或“空調(diào)”）。【例題2】小葉在更換燈泡時發(fā)現(xiàn)燈泡上標(biāo)有“220V40W”的字樣。下列說法中正確的是（）A．該燈泡只能在220V電壓下工作B．該燈泡的實際功率是40W不變C．該燈泡正常發(fā)光時每秒消耗的電能是40WD．該燈泡正常發(fā)光時每秒消耗的電能是40J【例題3】小林受穿戴式“智能體溫計”（如圖甲所示）的啟發(fā)，設(shè)計了一個如圖乙所示的體溫計電路圖，用電表示數(shù)大小反映溫度高低，熱敏電阻R1的阻值隨溫度的升高而增大，定值電阻R2起保護電路的作用。下列分析正確的是（）A．該電路中的電表是電流表 B．溫度變化時R2兩端電壓不變C．溫度升高時電路中電流變大 D．溫度降低時電路的總功率變大例題3圖例題4圖【例題4】貝貝在媽媽指導(dǎo)下用電熨斗熨燙衣服，她首先閱讀說明書，知道電熨斗有“低溫”“高溫”兩個檔位，其簡化電路如圖所示。R1、R2是電熱絲，R1=88Ω，R2=44Ω，S為旋轉(zhuǎn)式開關(guān)。（1）當(dāng)旋轉(zhuǎn)觸片接觸點1和2時，求電路中的電流；（2）當(dāng)旋轉(zhuǎn)觸片接觸點2和3時，求電路消耗的總功率。四、測量小燈泡的電功率1.測量小燈泡的電功率（1）實驗?zāi)康模簻y量小燈泡在不同電壓下工作時的電功率。（2）實驗原理：P=（4）電路如圖所示。（5）實驗步驟①按照電路圖連接電路。注意斷開開關(guān)，將滑動變阻器滑片放在阻值最大處。將電壓表和電流表指針調(diào)零。實驗次數(shù)實驗次數(shù)電壓U/V電流I/A電功率P/W燈泡發(fā)光情況123②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V（等于額定電壓），記下此時對應(yīng)的電流表示數(shù)，并觀察燈泡的發(fā)光情況。③計算出小燈泡的實際功率，并記錄在表格中。【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)公式P=UI計算出小燈泡的額定功率和實際功率。【分析與論證】②小燈泡的亮度直接由它的功率決定。③小燈泡的實際功率有多個，額定功率只有個。實驗結(jié)論：（2）當(dāng)實際電壓低于額定電壓時，小燈泡的實際功率額定功率，小燈泡發(fā)光較。（3）當(dāng)實際電壓高于額定電壓時，小燈泡的實際功率額定功率，小燈泡發(fā)光較。【交流討論】對小燈泡的電功率進行了多次測量，為什么不求小燈泡功率的平均值?因為額定功率是額定電壓下的功率，不是不同電壓下功率的平均值；用電器在不同電壓下的實際功率不同，把三次測量的平均值作為小燈泡的額定功率是不合理的。2.特殊法測小燈泡的電功率【設(shè)計實驗】借助定值電阻，利用電壓表計算出燈泡額定電壓或額定電流，利用P=UI算出額定功率。P額=U額I額=【設(shè)計實驗】借助定值電阻，利用電流表計算出燈泡額定電壓或額定電流，利用P=UI算出額定功率。U額=U=（I總-）P額=U=。【例題1】某同學(xué)利用如圖所示電路，測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率，下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到A端B．閉合開關(guān)后，小燈泡不發(fā)光，一定是小燈泡燈絲斷了C．當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時，測出通過小燈泡的電流，可算出小燈泡的額定功率D．通過實驗可得知，小燈泡的實際功率越大，小燈泡發(fā)光越暗【例題2】在測量額定電壓為“2.5V”小燈泡的電功率實驗中，電源是三節(jié)新干電池。（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于______（選填“左”或“右”）端；（2）閉合開關(guān)，移動滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為______V時，小燈泡正常發(fā)光，讀出電流表示數(shù)，可測得額定功率；（3）繼續(xù)移動滑片，電壓表示數(shù)如圖所示，為______V，此時電流表示數(shù)為0.24A，小燈泡的實際功率為________W；（4）為了研究小燈泡發(fā)光情況與電功率的關(guān)系，除了表中記錄的電表示數(shù)和電功率，還需要增加記錄的內(nèi)容是_______________；（5）分析實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，小燈泡兩端的電壓越高，它的實際功率________；實驗次數(shù)電壓U/V電流I/A電功率P/W12.50.2620.2432.80.28（6）小紅還設(shè)計出了只有電流表、沒有電壓表時測量小燈泡額定功率的方法，其電路圖如圖丙所示。已知定值電阻R0為5Ω，小紅調(diào)節(jié)變阻器滑片，先使電流表A2的示數(shù)為A時，再讀出電流表A1的示數(shù)為0.3A，就測量出小燈泡的額定功率為_______W。五、焦耳定律1.電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。2.探究影響電流熱效應(yīng)的因素【設(shè)計實驗】（1）實驗裝置與原理（焦耳定律演示器）如圖甲所示，密閉透明的塑料容器內(nèi)有一段電阻絲，容器內(nèi)部的空氣與U形管一端相連通，電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量時，U形管中液面會出現(xiàn)高度差，電阻絲產(chǎn)生的熱量越多，U形管中液面的高度差越大。甲乙如圖乙所示，因為Δh右＞Δh左，所以電流通過側(cè)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。（2）研究方法①控制變量法：在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少跟電流、電阻、通電時間的關(guān)系時，每次實驗應(yīng)該控制兩個物理量不變。②轉(zhuǎn)換法：實驗中通過觀察U形管液面的來比較電流產(chǎn)生熱量的多少，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法。（3）實驗器材與電路學(xué)生電源、焦耳定律演示器、電流表、滑動變阻器等。為了進行多次實驗，需要改變通過兩個電阻絲的電流，所以在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器，通過移動滑片改變電流。甲甲（4）實驗記錄表實驗次數(shù)電流關(guān)系電阻大小/Ω通電時間關(guān)系U形管液面高度差⊿h左右左右左右左右1相等510相等2大小相等相等【進行實驗】（1）探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系。如上圖甲所示，將兩根阻值不等的電阻絲串聯(lián)接入電路，使用學(xué)生電源供電。閉合開關(guān)，通電一段時間后，觀察記錄U形管液面高度差的變化。（2）探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系。按圖所示將密封容器、開關(guān)及電源連接起來。實驗中在右方密封盒外并聯(lián)一個5Ω的電阻R3，目的是改變通過盒內(nèi)電阻的電流大小，從而研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系。由于R3的分流作用，因此通過兩個容器中電阻的電流不同：I1=I2（3）探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟通電時間的關(guān)系。閉合開關(guān)，通電一段時間后，觀察同一個密封盒U形管液面的高度差的變化。【收集證據(jù)】【分析論證】（1）分析實驗1可發(fā)現(xiàn)：在電流和通電時間相等時，越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。（2）分析實驗2可發(fā)現(xiàn)：在電阻和通電時間相等時，越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。（3）由實驗步驟（3）可知，在電流和電阻相等時，越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。【實驗結(jié)論】（1）在電流相同、通電時間相同時，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。（2）在電阻相同、通電時間相同時，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。（3）在電流相同、電阻相同時，通電時間越長，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。【交流討論】實驗結(jié)束后，小紅說她在一本書上看到用如圖所示的裝置也可以探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)。請你對該裝置進行評價。【評價】該裝置中，兩個相同的燒瓶盛有質(zhì)量相同、溫度相同的同種液體；燒瓶內(nèi)插有溫度計，可以測量液體的溫度。燒瓶內(nèi)部有兩個阻值不同的電阻絲，組成串聯(lián)電路接入電路中。通過比較燒瓶內(nèi)可以探究影響電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的因素。3.焦耳定律（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟成正比，跟導(dǎo)體的成正比，跟成正比。（2）公式：Q=（3）公式中Q=I2Rt各量單位：I表示電流，單位是（A）；R表示電阻，單位是（Ω）；t表示時間，單位是（s）；Q表示熱量，單位是（J）1焦耳=1安2×1歐×1秒（4）推導(dǎo)焦耳定律

若電流做的功全部用來產(chǎn)生熱量，即Q=W

因為電功W=UIt，根據(jù)歐姆定律U=所以Q=W=UIt=4.電功與電熱（1）電功與電熱的區(qū)別電功是指電流通過一段電路所做的功，它的大小表示電路消耗電能的多少，或表示有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。電熱是指電流通過一段電路做功時，電能轉(zhuǎn)化為的那一部分。兩者表示的意義不同，是兩個不同的概念。（2）電功與電熱的聯(lián)系①純電阻電路（如電爐、電熱器、電熨斗等電路）該類電路中，電流通過用電器時，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電流產(chǎn)生的熱量電流做的功（消耗的電能），即Q=WQ=W總=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt上述公式都可以適用于電路.②非純電阻電路在該類電路中，當(dāng)電流通過用電器時，電能主要轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電流產(chǎn)生的熱量電流做的功（消耗的電能），即Q＜W例如：電風(fēng)扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機的機械能，只有少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（發(fā)熱）。W總＝UIt=W機械能＋Q熱量，電熱電功（選填“大于”、“小于”或“等于”）。5.電熱的利用和防止（1）電熱的利用——電熱器①電熱器的工作原理：電流的。②電熱器的主要結(jié)構(gòu)：發(fā)熱體。發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣體材料上做成的。其中，絕緣體材料可將電阻絲與電熱器的外殼隔開，防止觸電和漏電。③常見家用電熱器：電飯煲、電烙鐵、等。④電熱器的優(yōu)點：清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染；效率高；可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。（2）電熱的危害與防止①電熱的危害由于電流的熱效應(yīng)，會使用電器的過高，加速絕緣材料的老化，甚至可能燒壞用電器；造成電能輸送過程中的電能損失。②防止電熱危害的方法給用電器安裝；安裝散熱片；安裝散熱窗。【例題1】實驗小組同學(xué)猜想：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能與通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時間有關(guān)。于是他們利用如圖器材進行了探究實驗。甲、乙、丙三個裝置的透明容器中各有一段電阻絲，容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。（1）選用組合，并將它們聯(lián)接到電源兩端進行實驗，可以探究電熱與電阻的關(guān)系。（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進行實驗，可以探究電熱與的關(guān)系，其中15Ω電阻的作用是。（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進行實驗，發(fā)現(xiàn)乙裝置U形管中液面無高度差，丙裝置U形管中液面有高度差，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可能是乙裝置。【例題2】某電熱取暖器的簡化電路如圖所示，R1、R2為發(fā)熱電阻。取暖器工作時，通過開關(guān)S1和S2實現(xiàn)低溫、高溫的擋位控制。已知高溫擋功率為1320W，R1=55Ω。求：（1）取暖器工作時通過R1的電流；（2）取暖器處于低溫擋時，工作1min產(chǎn)生的熱量；（3）R2的阻值。四、綜合練習(xí)1.小明家半年前新裝了一只電能表，現(xiàn)在表盤的示數(shù)如圖，下列說法正確的是（）A．該電能表的標(biāo)定電流為20AB．該電能表應(yīng)接在50Hz的直流電路中使用C．小明家每消耗1度電，鋁盤轉(zhuǎn)動3000轉(zhuǎn)D．小明家半年內(nèi)的用電量是6335kW·h2．LED燈具有節(jié)能、環(huán)保的特點，一個“220V8.5W”的LED燈與一個“220V60W”的白熾燈亮度相當(dāng)．若一個“220V8.5W”的LED燈每天正常工作4小時，30天消耗的電能是____度，這些電能可供“220V60W”的白熾燈正常工作_____小時．3.如圖甲所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片P從最右端a滑動到最左端b的過程中，電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是（）A．電源電壓為6VB．定值電阻R0的阻值為6ΩC．滑片P在b端時，電路中電流為1AD．電路消耗的最大功率為27W4．如圖所示，R為定值電阻，L為標(biāo)有“6V3W”的小燈泡，燈絲阻值不變，電源電壓恒定。閉合開關(guān)，小燈泡正常工作時，電流表讀數(shù)為0.9A。求：（1）通過小燈泡的電流，以及小燈泡電阻；（2）定值電阻R阻值，以及它的電功率。5.在測定小燈泡功率的實驗中，已知小燈