高中功率教案

電功和電功率。

第十五章電功和電熱
知識總結(jié)：
1．電功
A.基本概念和公式
a．定義：物理學(xué)中，當電能轉(zhuǎn)化為其他形式能時，我們就說做了電功(俗稱電流做功)．
b．物理意義：電功是量度電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少的物理量．
c．計算公式：
i．普遍適用的公式：w=UIt=UΩ(Ω為電荷)
ii．僅適用于純電阻性電路的公式：
說明：把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的用電器叫做純電阻性用電器，如電爐、白熾燈等，連接純電阻性用電器的電路叫做純電阻性電路；把電能的絕大部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的其他形式能的用電器叫做非純電阻性用電器，如電動機、電鈴、充電器等，連接非純電阻性用電器的電路叫做非純電阻性電路．
d．單位：
在國際單位制中，電功的單位是焦耳(J)．
實用單位是千瓦時(kWh)．
B電能表
用來測量電路消耗電能(即電功)的儀表叫做電能表．
a．主要技術(shù)參數(shù)
i．“電壓”表示電能表適用的額定電壓．額定電壓是指用電器或電學(xué)儀表正常工作時的電壓．
ii．“電流規(guī)格”表示電能表持續(xù)工作時的最大電流，括號里的數(shù)字表示允許在短時間內(nèi)通過電能表的最大電流．
iii．“每千瓦時轉(zhuǎn)數(shù)”表示用電1kWh電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)．現(xiàn)在，電子式單相電能表已經(jīng)開始使用，其重要參數(shù)imp／(kWh)表示用電lkWh耗電指示燈閃爍的次數(shù)，如：6400imp／(kW．h)．
b．用電能表測量電功
i．直接測量：電能表計數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差．
ii．間接測量：先數(shù)出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)，再利用電功與轉(zhuǎn)數(shù)成正比計算電功．
2．電功率
A基本概念和公式
a.物理意義：
電功率是反映用電器消耗電能(即電流做功)快慢的物理量．
b．定義：
用電器單位時間里消耗的電能叫做電功率．
c.計算公式：
i．普遍適用的公式：
ii．僅適用于純電阻性電路的公式：
d.單位：
在S1中，電功率的基本單位是瓦特(W)，另外還有千瓦(kw)和毫瓦(mW)，換算關(guān)系為：
e.用電器的額定功率和實際功率
用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率，用電器在實際電壓下的功率叫做實際功率．
當U實=U額時，P實=P額．
使用用電器時，加在其兩端的電壓一般不能超過額定電壓，否則會造成用電器實際功率超過額定功率，用電器會因為過熱而燒毀．
推論：對于純電阻性的用電器，若不考慮溫度對其電阻的影響，則
用電器的銘牌上標有額定電壓和額定功率．
燈泡的亮度取決于其實際功率的大小，實際功率越大，燈泡越亮．
B．用電能表測量用電器的電功率
a．僅讓待測功率的用電器單獨工作，用電能表，測出電功w，用秒表測出時問t，則P=W/t．
b．先后讓已知功率為P0的用電器和待測功率的用電器工作相同的時間，分別數(shù)出電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)n0和n，由即
c．先后讓已知功率為P0的用電器和待測功率的用電器工作一段時間，使它們在工作時間內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)相同，用秒表分別測出它們工作的時間t0和t，由
3．電熱
由于導(dǎo)體具有電阻，所以當有電流通過時，導(dǎo)體會發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)．
A.焦耳定律和公式
亂內(nèi)容：電流流過某段導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，跟通過這段導(dǎo)體的電流的平方成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時間成正比．
b．公式：
i．普遍適用的公式：
ii．僅適用于純電阻性電路的公式：(P為電功率)
c．單位：在國際單位制中，電熱的單位是焦耳(J)．
d．電熱Ω與電功W大小的關(guān)系：
對于純電阻性用電器Ω=W
對于非純電阻性用電器ΩW
B電熱的利用和防止
a．電熱器
利用電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，統(tǒng)稱為電熱器。如電爐、電烙鐵、電暖器、電熱毯、電熨斗、電水壺、“熱得快”、電飯煲、飲水機、電熱油汀等．
i．原理：電流的熱效應(yīng)．
ii．主要部件：發(fā)熱體和絕緣部分．
發(fā)熱體是用電阻率大、熔點高的合金絲制成的，它的作用是讓電流通過它時產(chǎn)生熱量，它繞在絕緣材料上，絕緣部分的作用是將發(fā)熱體與電熱器的外殼隔絕起來，防止漏電．
iii．優(yōu)點：電熱器具有清潔衛(wèi)生、沒有環(huán)境污染、熱效率高、且可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度等優(yōu)點．
用電器長期不用時，必須隔一段時間通一次電，以便其中含有電阻的元件通電發(fā)熱來驅(qū)除電器中的潮氣，以免元件發(fā)生銹蝕和霉變．
b．防止電熱造成危害
使用電器時，電流過大或通電時間過長都可能造成危害，如燒壞電器、使導(dǎo)線絕緣皮老化引起火災(zāi)，且造成大量電能損失．防止電熱危害的主要措施是加快散熱，如在電器上設(shè)置散熱孔、散熱片或在發(fā)熱部分安裝電扇．
4．有關(guān)電功、電功率和電熱的若干推論
A.若不考慮溫度對純電阻阻值的影響，則在不1同的狀態(tài)下，對于某一純電阻有：
在某一過程中，對于某一純電阻有：Ω=W=Pt(Ω為電熱)
B．在同一電路中，不論幾個用電器以什么方式相連接：
說明：在運用電功、電功率、電熱的任何一個公式時，都要注意公式中各個量的同時性和對應(yīng)性，都要注意公式中各個量單位的統(tǒng)一．
5．安全用電
安全用電主要包括設(shè)備安全與人身安全兩方面．
A.家庭電路的組成和安裝
部分家庭電路圖：

由圖可知，家庭電路主要由進入家庭的進戶線(電源線)、電能表、閘刀開關(guān)、熔斷器、開關(guān)、插座、用電器等組成．考慮到用電安全，一般還接有地線．
安裝家庭電路的準則——安全．
a.進戶線
進戶線由火線和零線構(gòu)成，零線與大地之間沒有電壓，火線與零線之間的電壓為220V，火線和零線構(gòu)成家庭電路的電源．
常用測電筆來辨別火線和零線．用手接觸筆尾金屬體，筆尖接觸電線(或與電線連通的導(dǎo)體)，氖管發(fā)光，表明接觸的是火線，氖管不發(fā)光，表明接觸的是零線．
b．電能表
電能表是測量和記錄一段時間里消耗電能的儀表．選用原則是：電能表銘牌上的標定電流應(yīng)等于或略大于所有家庭用電器的額定電流之和．電能表串聯(lián)在家庭電路的干路中。
c.閘刀開關(guān)
家庭電路中安裝閘刀開關(guān)的作用是用來切斷電源，以便檢測電路，更換設(shè)備。
閘刀開關(guān)串聯(lián)在家庭電路的干路中，閘刀開關(guān)應(yīng)豎直安裝，且靜觸頭在上，動觸頭在下，電源進線應(yīng)接在靜觸頭的接線柱上，這樣閘刀斷開時，閘刀與火線不相連，閘刀也不會因自重或受震動等原因造成誤會。
d.熔斷器
i.熔絲的作用及物理特性
家庭電路用電時，如果在發(fā)生短路、過載、突發(fā)性過電壓（超過260V）等異常情況時不及時斷開電路，干路中的電流就會超過安全值，產(chǎn)生的熱量就增多，電線的絕緣層就會燃燒起來釀成火災(zāi)，為了防患于未然，應(yīng)在干路中串聯(lián)熔絲，由于熔絲的電阻率大、熔點低，所以它能在干路中的電流超過安全值之前就自動熔斷，從而保護電路。熔絲通常由鉛（98％）銻（0.3~1.5％）合金制成。千萬不能用銅絲或鐵絲代替熔絲，因為銅和鐵的電阻率較小，熔點較高，起不到保險作用。
ii.熔絲的規(guī)格及選用原則
熔絲的規(guī)格常用其額定電流來表示，其選用原則是：熔絲的額定電流應(yīng)略大于或等于電路中的最大正常工作電流。計算電路中最大正常工作電流的方法有：；其中PZ、RZ為電路中的總功率、總電阻。此外還應(yīng)兼顧到熔絲的額定電流不能超過干路中的電線和電能表允許通過的最大電流值，這樣熔絲才能對整個電路起到保護作用。
iii.熔絲的安裝及等效處理
應(yīng)將熔絲串聯(lián)在干路中的火線上，零線上不接熔絲，因為如果在火線和零線上各接一根熔絲，當電路中的電流超過安全值之前，這兩根熔絲不一定同時熔斷，也不一定是火線上的那根先熔斷，假如是零線上的那根先熔斷，那么雖然整個電路斷路了，各個用電器停止工作了，但是各個用電器與火線仍然相連，此時人若誤認為電路中沒電了而去檢修電路，則有可能發(fā)生觸電事故。此外，在準備接大功率用電器的支路中，應(yīng)先在該支路中將一根熔絲直接接在火線上，再接該支路開關(guān)和大功率用電器，因為干路和支路中的電流唇齒相依、息息相關(guān)，所以這樣才能保證該支路和干路的安全。
在將熔絲裝入熔斷器時，應(yīng)先將熔絲的兩端在螺絲釘上分別沿順時針方向纏繞一圈后再擰螺絲，這樣固定螺絲時，熔絲受到的摩擦力的方向與螺絲旋轉(zhuǎn)方向一致，熔絲的兩端就不會被擠出來，螺絲不宜擰的過緊，因為熔絲的硬度小，擰的過緊，容易造成熔絲的局部截面變小，額定電流減小，以致影響電路的正常工作，也不宜擰得過松，否則熔絲容易松脫而造成斷路，即使末松脫，也會造成接觸處的電阻增大，產(chǎn)生的熱量增多，熔絲的溫度升高加快而容易熔斷。
若一時沒有合適的熔絲，可用其他熔絲等效替代，如應(yīng)選用額定電流為7.5A的熔絲，則可將三根額定電流為2.5A的熔絲并聯(lián)后接入電路，也可將額定電流為10A的熔絲先用螺絲刀撳下一個恰當?shù)那锌诤蠼尤腚娐贰?br> e.自動空氣開關(guān)
如果電路消耗的總功率在3kW以上，最好用自動空氣開關(guān)替代閘刀開關(guān)和熔斷器，因為這種開關(guān)在電路中發(fā)生短路、過載和欠壓（電壓過低）等異常情況時都能自動切斷電路（跳閘），且實現(xiàn)自動斷路的電流大小可以調(diào)節(jié)，分斷能力較高，而熔斷器對欠壓這種異常情況是無能為力的。電動機以及由電動機提供動力的電器（如電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器等）在欠壓時，若電路不能及時斷開又不能啟動，則消耗的電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，導(dǎo)致溫度驟升，極易燒壞電器，引起火災(zāi)。自動空氣開關(guān)是利用電磁原理來保護電路的。
f.漏電保護器
為防萬一，在家庭電路中的電能表和熔斷器后面，最好要接入漏電保護器，因為它能在規(guī)定條件下，當被保護電路中的漏（觸）電值達到或超過預(yù)定值時，就自動切斷電路（或發(fā)出報警信號）。
g.支路開關(guān)
應(yīng)直接接在火線上，這樣該開關(guān)斷開時，它所控制的用電器就與火線脫離接觸。
h.插座
插座的作用是接插用電器。
明插座應(yīng)高于地面1.8m，這樣能防止小孩將手指伸進插座的插孔內(nèi)造成觸電事故。
三眼插座應(yīng)接有地線，這樣人即使不慎碰到漏電的用電器的金屬外殼，也不會觸電，因為接地線的電阻比人體電阻小得多，接地線對電流起旁路作用。
兩眼插座的正確接法：左零右火；三眼插座的正確接法是：左零右火中接地。
i.白熾燈
白熾燈是利用電流的熱效應(yīng)工作的，當電流通過燈絲時，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，當燈絲溫度達到1700℃以上時，呈白熾狀態(tài)，發(fā)出的光呈白色。提高燈絲的溫度，可提高燈泡的發(fā)光效率．
燈泡的燈絲是用熔點高的鎢制成的，鎢在高溫下易與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鎢．對于小功率的燈泡一般抽成真空防止燈絲氧化；對于大功率的燈泡充入氮、氬等氣體，既防止氧化，又可以阻礙燈絲在高溫下升華．
在燈頭線穿入燈頭后蓋后，應(yīng)先打一個保險扣再安裝電燈，這樣燈頭線就不會在電燈拉力的作用下從螺釘上脫落．
火線只準接進螺口燈頭中間的金屬片上，螺旋套上只準接零線上，這樣即使人不慎碰到通電的燈泡尾部裸露在外的螺旋部分也不會觸電．
j．電視機
如使用室外天線，應(yīng)安裝避雷器或?qū)Ｓ媒拥鼐€，并在雷雨時停止使用電視機.
因電路短路、超負荷運行所引起的各類安全事故，人們并不感到陌生．各種用于防止電路短路、超負荷運行的保護裝置(如熔斷器、空氣開關(guān)等)，已被廣泛應(yīng)用且行之有效．另外，對于因線路連接處接觸不良而引起的火災(zāi)和安全事故，也應(yīng)引起足夠的重視!隨著電氣化的日益普及，一些重大火災(zāi)事故就是由于線路連接處接觸不良而造成的，教訓(xùn)十分深刻．
當線路連接處接觸不良時，會使該處的電阻變大，造成局部過熱．同時，接觸處的電阻又將隨溫度升高而增大．電阻越大，溫度越高，溫度越高又造成電阻越大，從而形成電熱的逐步積累和惡性循環(huán)，以致引發(fā)火災(zāi)．
B.防止觸電
a．觸電的產(chǎn)生
觸電是指一定強度的電流通過人體所引起的傷害事故．超過30mA的電流通過人體就會有生命危險．不高于36V的電壓才是安全電壓．
b．觸電的形式
低壓(不包括不高于36V的安全電壓)引起的觸電有單線觸電和雙線觸電兩類．單線觸電是人體直接觸摸電源、火線或漏電的用電器等，使人體與地形成回路．雙線觸電是人體的兩部分(如兩只手)分別接觸到火線與零線，使人與電網(wǎng)形成回路．
高壓(1kv或1kV以上的電壓)線路和高壓設(shè)備引起的觸電有高壓電弧觸電和跨步電壓觸電兩類．當人體靠近高壓帶電體到一定距離時，高壓帶電體和人體之間就發(fā)生放電現(xiàn)象，電流流過人體造成高壓電弧觸電．高壓輸電線落在地面上，當人走近斷頭時，兩腳站在離落地電線遠近不同的位置上，兩腳之間就存在電壓，電流流過人體，造成跨步電壓觸電．
c．觸電的防止
為了保證安全用電，除電器安裝要符合技術(shù)要求之外，還要做到：不接觸電壓高于36V的帶電體；不靠近高壓帶電體；不弄濕用電器；不損壞電氣設(shè)備中的絕緣體．高大建筑要安裝避雷針，防止雷擊．
d．觸電的急救
處理觸電事故的原則：切斷電源，注意自身安全．具體做法是：立即切斷電源，或者用一根絕緣棒將電線挑開，盡快使觸電者脫離電源，并立即進行現(xiàn)場搶救(如進行人工呼吸等)．在發(fā)生電火災(zāi)時，務(wù)必在切斷電源后，才能潑水救災(zāi)．在整個救護過程中，必須隨時注意自身保護，防止自己也觸電．

典型例題：
1.如圖所示是李力家的電能表．根據(jù)此圖可知：通常情況下，李力家同時使用的用電器總功率應(yīng)不超過W．根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，你還能得到哪些信息：
(請寫一條)．有一次李力在家里，發(fā)現(xiàn)他家的電能表的轉(zhuǎn)盤2min轉(zhuǎn)動了6轉(zhuǎn)，則在2rain內(nèi)，他家的用電器用了度電．

2.小明利用標有“6V6W”的燈泡Ll和“6V3W”的燈泡L2進行實驗．
(1)當L1正常發(fā)光時，通過燈泡L1的電流為A
(2)如圖甲所示：0A和OB分別為通過燈泡Ll和L2中的電流隨兩端電壓變化關(guān)系的曲線．現(xiàn)將兩燈連入圖乙所示電路，要使其中一個燈泡正常發(fā)光，電路中電流表的示數(shù)為A，電壓表的示數(shù)為V，電路消耗的總功率為W．

精選閱讀

電功和電功率復(fù)習(xí)提綱

電功和電功率復(fù)習(xí)提綱
一、電功：
1、定義：電流通過某段電路所做的功叫電功。
2、實質(zhì)：電流做功的過程，實際就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能（消耗電能）的過程；電流做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，就消耗了多少電能。
電流做功的形式：電流通過各種用電器使其轉(zhuǎn)動、發(fā)熱、發(fā)光、發(fā)聲等都是電流做功的表現(xiàn)。
3、規(guī)定：電流在某段電路上所做的功，等于這段電路兩端的電壓，電路中的電流和通電時間的乘積。
4、計算公式：W=UIt=UQ=Pt（適用于所有電路）
對于純電阻電路可推導(dǎo)出：W=I2Rt=U2t/R
①串聯(lián)電路中常用公式：W=I2Rt。
W1:W2:W3:…Wn=R1:R2:R3:…:Rn
②并聯(lián)電路中常用公式：W=U2t/RW1:W2=R2:R1
③無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)。計算在一定時間所做的總功
常用公式W=W1+W2+…Wn
5、單位：國際單位是焦耳（J）常用單位：度（kwh）
1度=1千瓦時=1kwh=3.6×106J
6、測量電功：
⑴電能表：是測量用戶用電器在某一段時間內(nèi)所做電功（某一段時間內(nèi)消耗電能）的儀器。
⑵電能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字樣，分別表示：電電能表額定電壓220V；允許通過的最大電流是5A；每消耗一度電電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)。
⑶讀數(shù)：A、測量較大電功時用刻度盤讀數(shù)。
①最后一位有紅色標記的數(shù)字表示小數(shù)點后一位。
②電能表前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時間內(nèi)用電的度數(shù)。
32468
32654
如：電能表月初讀數(shù)月底讀數(shù)是

這個月用電度合J
B、測量較小電功時，用表盤轉(zhuǎn)數(shù)讀數(shù)。如：某用電器單獨工作電能表（3000R/kwh）在10分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)36轉(zhuǎn)則10分鐘內(nèi)電器消耗的電能是J。
二、電功率：
1、定義：電流單位時間內(nèi)所做的功。
2、物理意義：表示電流做功快慢的物理量燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率大小。
3、電功率計算公式：P=UI=W/t（適用于所有電路）
對于純電阻電路可推導(dǎo)出：P=I2R=U2/R
①串聯(lián)電路中常用公式：P=I2R。
P1:P2:P3:…Pn=R1:R2:R3:…:Rn
②并聯(lián)電路中常用公式：P=U2/RP1:P2=R2:R1
③無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)。計算總功率。
常用公式P=P1+P2+…Pn
4、單位：國際單位瓦特（W）常用單位：千瓦（kw）
5、額定功率和實際功率：
⑴額定電壓：用電器正常工作時的電壓。
額定功率：用電器在額定電壓下的功率。P額=U額I額=U2額/R
某燈泡上標有“PZ22OV-25”字樣分別表示：普通照明，額定電壓220V，額定功率25W的燈泡。若知該燈“正常發(fā)光”可知：該燈額定電壓為220V，額定功率25W，額定電流I=P/U=0.11A燈絲阻值Ｒ＝U2額/Ｐ＝２９３６Ω。
⑵當U實=U額時，P實=P額用電器正常工作（燈正常發(fā)光）
當U實＜U額時，P實＜P額用電器不能正常工作（燈光暗淡）
①實際功率隨電壓變化而變化根據(jù)P=U2/R得
②根據(jù)P=U2/R如果U減小為原來的1/n
則P′=如：U實=12U額P實=14P額
當U實U額P實P額長期使用影響用電器壽命(燈發(fā)光強烈)
P實=0用電器燒壞(燈絲燒斷)
⑶燈L1“220V100W”，燈L2“220V25W”相比較而言，L1燈絲粗短，L2燈絲細長。
判斷燈絲電阻口訣：“大（功率）粗短，小細長”（U額相同）
兩燈串聯(lián)時，燈L2亮，兩燈并聯(lián)時，燈L1亮。
判斷哪個燈亮的口訣“串?。üβ剩┎⒋蟆保║額相同）
⑷“1度”的規(guī)定：1kw的用電器工作１h消耗的電能。
Ｐ＝Ｗ/t可使用兩套單位：“W、J、s”、“kw、kwh、h”
6、測量：
Ⅰ、伏安法測燈泡的額定功率：
①原理：P=UI②電路圖：
③選擇和連接實物時須注意：
電源：其電壓高于燈泡的額定電壓
滑動變阻器：接入電路時要變阻，且調(diào)到最大值。根據(jù)能否調(diào)到燈泡的額定電壓選擇滑動變阻器。
電壓表：并聯(lián)在燈泡的兩端“+”接線柱流入，“－”接線柱流出。根據(jù)額定電壓選擇電壓表量程。
電流表：串聯(lián)在電路里““+”接線柱流入，“－”接線柱流出。根據(jù)I額=P額/U額或I額=U額/R選擇量程。
Ⅱ測量家用電器的電功率：器材：電能表秒表原理：P=W/t
（參看課本P130）
三電熱
1、實驗：目的：研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)？原理：根據(jù)煤油在玻璃管里上升的高度來判斷電流通過電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少。
實驗采用煤油的目的：煤油比熱容小，在相同條件下吸熱溫度升高的快：是絕緣體
2、焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
3、計算公式：Q=I2Rt(適用于所有電路)
對于純電阻電路可推導(dǎo)出：Q=UIt=U2t/R=W=Pt
①串聯(lián)電路中常用公式：Q=I2Rt。
Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn
并聯(lián)電路中常用公式：Q=U2t/RQ1:Q2=R2:R1
②無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)。計算在一定時間所產(chǎn)生的總熱量
常用公式Q=Q1+Q2+…Qn
③分析電燈、電爐等電熱器問題時往往使用：Q=U2t/R=Pt
4、應(yīng)用——電熱器：
①定義：利用電流的熱效應(yīng)而制成的發(fā)熱設(shè)備。
②原理：焦耳定律
③組成：電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的合金制成。
④優(yōu)點：清潔衛(wèi)生沒有污染、熱效率高、方便控制和調(diào)節(jié)溫度。
練習(xí)☆家庭電路中有一只標有名牌的燈泡正常發(fā)光，現(xiàn)給的器材有電能表、電流表、電壓表、鐘表，請用三種方法測出這只燈泡的此時功率，說明道理并寫出表達式。

第四冊電功和電功率

課題：電功和電功率
課型：新授課
教學(xué)目的：
1、理解和掌握電功率的概念、公式和單位；
2、理解額定電壓、額定功率、實際功率及其關(guān)系。
3、能綜合運用學(xué)過的知識簡單的電功率問題。
教學(xué)重點難點：
1、電功率的定義、公式和單位；
2、額定電壓、額定功率、實際功率及其關(guān)系。
教具準備：
36V40W電燈1只，洗衣機、電動機銘牌若干，電流表、
電壓表各1只，變阻器、電源各1個。
教學(xué)方法：復(fù)習(xí)引入、演示實驗、歸納總結(jié)。
教學(xué)過程：
一、復(fù)習(xí)引入：
1、怎樣比較物體運動的快慢？
2、怎樣比較物體做功的快慢？
3、怎樣比較電流做功的快慢？
[例題1]
電流通過電扇的電動機，通電半小時，電流做功72000J；電流通過起重機的電動機，通電2s，做功40000J，電流通過哪一個電動機做功多？
二、講授新課：
1、電功率
（1）定義：電流在單位時間內(nèi)所做的功叫做電功率。用P表示。
注：電功率是表示電流做功快慢的物理量。
（2）公式：
根據(jù)定義：P=W/t，W=UIt
所以，P=W/t=UIt/t=UI
上式表明：電功率等于電壓與電流的乘積。
（3）單位：瓦、千瓦，1kW=1000W
由公式得W=Pt得
W=Pt=1kW×1h=1kW·h
=1000W×3600s=3.6×106J
即：1kW·h=3.6×106J
[例題2]
一盞電燈邊在電壓是220V的電路中，燈光中通過的電流是68mA，這個燈光的電功率是多少瓦？一個月總共通電100h，電流所做的功是多少焦，多少千瓦時？
（4）演示實驗：（運行課件）
實驗數(shù)據(jù)比較：

2、額定電壓與額定功率：
（1）定義：用電器正常工作時的電壓叫做額定電壓，用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率。
（2）額定電壓和額定功率的關(guān)系：
當U實=U額，則P實=P額，用電器正常工作
U實U額，則P實P額，用電器容易損壞
U實U額，則P實P額，用電器不能正常工作
三、小結(jié)：電功和電功率的比較

四、作業(yè)：
1、課本本節(jié)的練習(xí)3、4。
2、預(yù)習(xí)下節(jié)實驗：
⑴實驗的目的是什么？
⑵必須測出哪些物理量？實驗的原理是什么？
⑶需要哪些實驗器材？
⑷實驗中為何要用滑動變阻器？它和燈泡如何連接？
⑸怎樣組成電路？請畫出實驗電路圖。
⑹怎樣設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格？
⑺在什么條件下測出的功率才是小燈泡的額定功率？

電功率、電和磁

電功率、電和磁
一、電功：
1、定義：電流通過某段電路所做的功叫電功。
2、實質(zhì)：電流做功的過程，實際就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能（消耗電能）的過程；電流做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，就消耗了多少電能。
電流做功的形式：電流通過各種用電器使其轉(zhuǎn)動、發(fā)熱、發(fā)光、發(fā)聲等都是電流做功的表現(xiàn)。
3、規(guī)定：電流在某段電路上所做的功，等于這段電路兩端的電壓，電路中的電流和通電時間的乘積。
4、計算公式：W=UIt=Pt（適用于所有電路）
對于純電阻電路可推導(dǎo)出：W=I2Rt=U2t/R
①串聯(lián)電路中常用公式：W=I2RtW1:W2:W3:…Wn=R1:R2:R3:…:Rn
②并聯(lián)電路中常用公式：W=U2t/RW1:W2=R2:R1
③無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)。計算在一定時間所做的總功常用公式W=W1+W2+…Wn
5、單位：國際單位是焦耳（J）常用單位：度（kwh）1度=1千瓦時=1kwh=3.6×106J
6、測量電功：
⑴電能表：是測量用戶用電器在某一段時間內(nèi)所做電功（某一段時間內(nèi)消耗電能）的儀器。
⑵電能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字樣，分別表示：電電能表額定電壓220V；允許通過的最大電流是5A；每消耗一度電電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)。
⑶讀數(shù)：A、測量較大電功時用刻度盤讀數(shù)。
①最后一位有紅色標記的數(shù)字表示小數(shù)點后一位。
②電能表前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時間內(nèi)用電的度數(shù)。
32468
32654
如：電能表月初讀數(shù)月底讀數(shù)是

這個月用電度合J
B、測量較小電功時，用表盤轉(zhuǎn)數(shù)讀數(shù)。如：某用電器單獨工作電能表（3000R/kwh）在10分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)36轉(zhuǎn)則10分鐘內(nèi)電器消耗的電能是J。
二、電功率：
1、定義：電流在單位時間內(nèi)所做的功。
2、物理意義：表示電流做功快慢的物理量燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率大小。
3、電功率計算公式：P=UI=W/t（適用于所有電路）
對于純電阻電路可推導(dǎo)出：P=I2R=U2/R
①串聯(lián)電路中常用公式：P=I2RP1:P2:P3:…Pn=R1:R2:R3:…:Rn
②并聯(lián)電路中常用公式：P=U2/RP1:P2=R2:R1
③無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)。計算總功率常用公式P=P1+P2+…Pn
4、單位：國際單位瓦特（W）常用單位：千瓦（kw）
5、額定功率和實際功率：
⑴額定電壓：用電器正常工作時的電壓。
額定功率：用電器在額定電壓下的功率。P額=U額I額=U2額/R某燈泡上標有“PZ22OV-25”字樣分別表示：普通照明，額定電壓220V，額定功率25W的燈泡。若知該燈“正常發(fā)光”可知：該燈額定電壓為220V，額定功率25W，額定電流I=P/U=0.11A燈絲阻值Ｒ＝U2額/Ｐ＝２９３６Ω。
⑵當U實=U額時，P實=P額用電器正常工作（燈正常發(fā)光）
當U實＜U額時，P實＜P額用電器不能正常工作（燈光暗淡）,有時會損壞用電器
①實際功率隨電壓變化而變化根據(jù)P=U2/R得
②根據(jù)P=U2/R如果U減小為原來的1/n
則P′=如：U實=12U額P實=14P額
當U實U額P實P額長期使用影響用電器壽命(燈發(fā)光強烈)
P實=0用電器燒壞(燈絲燒斷)
⑶燈L1“220V100W”，燈L2“220V25W”相比較而言，L1燈絲粗短，L2燈絲細長。
判斷燈絲電阻口訣：“大（功率）粗短，小細長”（U額相同）
兩燈串聯(lián)時，燈L2亮，兩燈并聯(lián)時，燈L1亮。
判斷哪個燈亮的口訣“串?。üβ剩┎⒋蟆保║額相同）
⑷“1度”的規(guī)定：1kw的用電器工作１h消耗的電能。
Ｐ＝Ｗ/t可使用兩套單位：“W、J、s”、“kw、kwh、h”
6、測量：
Ⅰ、伏安法測燈泡的額定功率：①原理：P=UI②電路圖：
③選擇和連接實物時須注意：
電源：其電壓高于燈泡的額定電壓
滑動變阻器：接入電路時要變阻，且調(diào)到最大值。根據(jù)能否調(diào)到燈泡的額定電壓選擇滑動變阻器。
電壓表：并聯(lián)在燈泡的兩端“+”接線柱流入，“－”接線柱流出。根據(jù)額定電壓選擇電壓表量程。
電流表：串聯(lián)在電路里““+”接線柱流入，“－”接線柱流出。根據(jù)I額=P額/U額或I額=U額/R選擇量程。
Ⅱ測量家用電器的電功率：器材：電能表秒表原理：P=W/t
三電熱
1、實驗：目的：研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)？原理：根據(jù)煤油在玻璃管里上升的高度來判斷電流通過電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少。
實驗采用煤油的目的：煤油比熱容小，在相同條件下吸熱溫度升高的快：是絕緣體
2、焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
3、計算公式：Q=I2Rt(適用于所有電路)對于純電阻電路可推導(dǎo)出：Q=UIt=U2t/R=W=Pt
①串聯(lián)電路中常用公式：Q=I2Rt。Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn
并聯(lián)電路中常用公式：Q=U2t/RQ1:Q2=R2:R1
②無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)。計算在一定時間所產(chǎn)生的總熱量常用公式Q=Q1+Q2+…Qn
③分析電燈、電爐等電熱器問題時往往使用：Q=U2t/R=Pt
4、應(yīng)用——電熱器：
①定義：利用電流的熱效應(yīng)而制成的發(fā)熱設(shè)備。
②原理：焦耳定律
③組成：電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的合金制成。
④優(yōu)點：清潔衛(wèi)生沒有污染、熱效率高、方便控制和調(diào)節(jié)溫度。
練習(xí)☆家庭電路中有一只標有名牌的燈泡正常發(fā)光，現(xiàn)給的器材有電能表、電流表、電壓表、鐘表，請用三種方法測出這只燈泡的此時功率，說明道理并寫出表達式。
二、考點分析
考查重點、難點：(1)電能表的使用；(2)電功率的理解與運用，對常用家用電器的銘牌、規(guī)格、電路的認識和額定功率、實際功率的理解；(3)測量燈泡的功率；(4)聯(lián)系實際，綜合運用電學(xué)知識解決問題。
三、經(jīng)典題解
【例1】小明家的電冰箱銘牌如下表。小明在家用電器只有冰箱工作的情況下，觀察冰箱從啟動到停止工作用了6min，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了18圈。則冰箱以標定耗電量工作時，一天實際工作h，啟動次，每消耗1度電電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)圈。
解析：冰箱一天實際工作時間
一天啟動的次數(shù)
6min消耗的電能W′=0.12kW×0.1h=0.012kWh
電能表每轉(zhuǎn)一圈消耗的電能為
每消耗1度電電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為
啟迪：本題考查對用電器的規(guī)格、銘牌的認識和相關(guān)的計算.在理解電能表一些參數(shù)的物理意義的基礎(chǔ)上，利用簡單的代數(shù)運算即可求出答案。
【例2】甲、乙兩個電阻R1＝6OΩ，R2=75Ω，它們允許消耗的最大功率分別是15W和3W。若把它們接入某一并聯(lián)電路，則電路中允許通過的最大電流是
A。
【例3】有一個電壓值可任意選取的電源，有若干根電阻值相同的電阻絲?，F(xiàn)把一根電阻絲接在電壓值為U的電源上，通電1min，電阻絲產(chǎn)生的熱量為Q，要想使電阻絲產(chǎn)生的熱量為3Q，應(yīng)采取哪三種最簡單的不同方法。
解析：根據(jù)Q=I2Rt及導(dǎo)出公式Q＝U2t/R可采取的方法有：
方法一：由Q=I2Rt可知，把一根電阻絲仍接到U兩端，通電時間延長為3min，則電阻絲產(chǎn)生的熱量為3Q。
方法二：由Q＝U2t/R可知，把三根電阻絲并聯(lián)接在U兩端，通電仍為1min，則電阻絲產(chǎn)生的熱量為3Q。
方法三：由Q＝U2t/R可知，把一根電阻絲接到電壓為U的電源兩端，通電1min，則電阻絲產(chǎn)生的熱量為3Q。
啟迪：靈活運用公式用不同方法解決問題，體現(xiàn)解電學(xué)問題的變通性。
【例4】李明同學(xué)從商店里買來一個電熱毯。使用中有時感到溫度太高，他想用一個開關(guān)和一個電阻把它改裝為兩檔，使電熱毯在單位時間內(nèi)的發(fā)熱量為原來的一半。廠家說明書上只寫著額定電壓為220V，沒有其他額定指標。請你設(shè)計一個方案完成這項改裝。要求：(1)畫出電路圖；(2)推導(dǎo)出所用電阻大小的計算公式；(3)指出安裝時必須注意的問題。
解析：(1)依題意要使電熱毯在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量變?yōu)樵瓉淼囊话?，那么電熱毯兩端的電壓?yīng)變小，需要串聯(lián)一個分壓電阻。設(shè)計電路如圖所示。
(3)在安裝串聯(lián)電阻時應(yīng)注意：①必須絕緣，防止漏電而出現(xiàn)觸電事故。②串聯(lián)電阻的散熱條件要好，以防火災(zāi)。③考慮串聯(lián)電阻的額定功率的大小。以防電阻自身燒毀。
啟迪：本題是一道解決實際問題的設(shè)計性試題，應(yīng)從設(shè)計的目的要求、依據(jù)、方法去解決實際問題。
四、能力訓(xùn)練
1．一天強強安裝好一只3W的節(jié)能燈，告訴爺爺：“這盞節(jié)能燈讓它通宵亮著，這樣您夜間起床就方便安全了?！睜敔斅犃酥睌[頭說：“這樣太浪費了。”強強說：“不會的，1kWh的電能只是0.24元，如果每晚燈亮10h，一個月(30天計)只要多用電費元。”
2．把標有“6V3W”和“6V6W”的兩盞燈串聯(lián)后接人電路中，如果讓其中一盞燈正常發(fā)光，另一盞燈的實際功率不超過額定功率，則該電路兩端的電壓應(yīng)為V，兩燈消耗的實際總功率為W。
3．一個標有“12V6W”的燈泡接入某電路中，測得通過它的電流大小是0.4A，則它的實際功率()。
A．等于6WB．小于6WC．大于6WD．無法判斷
4．1kWh的電能可以供“220V25W”的燈泡正常工作h。
5．小王家電能表上標有“220V10A”字樣，他家原有電器的總功率是1500W。最近新買了一個電熱水器，銘牌上部分數(shù)據(jù)如表1所示。(計算結(jié)果保留小數(shù)點后兩位小數(shù))試求：
(1)電熱水器的額定電流是多少?
(2)電熱水器正常工作時的電阻是多少?
(3)將電熱水器接入家庭電路后，通過計算回答他家的用電器能否同時使用?

6．如圖所示的電路中，電源電壓恒定，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡L止常發(fā)光；若再斷開開關(guān)S，要使小燈泡L仍正常發(fā)光．應(yīng)將滑動變阻器的滑片()。
A．向c端移動B．向b端移動C．保持不動D．無法判斷
7．小紅陪媽媽去買電熱取暖器，售貨員介紹說：“這一款電熱取暖器很省電，連續(xù)工作一晝夜耗電不到5度”。細心的小紅仔細觀察了電熱取暖器的銘牌(下表)，對售貨員的省電說法產(chǎn)生懷疑。請你通過計算幫助小紅判斷售貨員的說法是否可信?
計算過程：

售貨員的說法可信嗎？
答：。
8．如圖所示，是測定小燈泡額定功率的實物連接圖，其中電源是三節(jié)新的干電池，燈泡的額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約是10Ω，滑動變阻器標有“10Ω1A”字樣，電流表(0～0.6A、0～0.3A)，電壓表(0～3V、0～15V)。
(1)用筆畫線代替導(dǎo)線將電路中未連接的部分連接好，使它成為完整的實驗電路。
(2)小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，但閉合開關(guān)后燈不亮，聰明的小剛猜想：
A．可能是燈絲斷了B.可能是變阻器開路C．可能是小燈泡短路D．可能是電流表開路
根據(jù)小剛的猜想，請你借助圖中電流表和電壓表驗證小剛的猜想，將電流表、電壓表的示數(shù)填入下表。
(3)假如電壓表0～15V量程已損壞，小剛?cè)韵霚y出小燈泡的額定功率。請你將小剛設(shè)計的電路圖畫在右面的方框內(nèi)。
（4）按小剛新設(shè)計的電路圖調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電表示數(shù)達到V。小燈泡正常發(fā)光。此時電流表的示數(shù)如8－4所示。則小燈泡的額定功率是W。
9．在如圖8-5所示的電路中，電源電壓恒定不變，當滑動變阻器R接入電路的電阻增大時，通過它的電流減小而它兩端的電壓卻增大，它消耗的電功率是增大還是減小呢?
小華為了探究這一問題，找到了圖8－6中所示的各種器材。經(jīng)過認真仔細的實驗，他記錄了在滑動變阻器R的電阻不斷增大時的各組實驗數(shù)據(jù)，并計算出了相應(yīng)的電功率。如下表所示。
(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖8—6中的各種器材連成小華進行實驗時的電路。
(2)分析上表數(shù)據(jù)，寫出小華能得到的結(jié)論：。
(3)就這一問題的研究，你認為小華收集的數(shù)據(jù)是否充分?請說明理由。

10．小麗同學(xué)在學(xué)完電學(xué)后，設(shè)計了一個保溫箱電路，如圖所示，圖中的A為溫度傳感器(達到設(shè)定溫度時，它自動斷開電路，低于設(shè)定溫度時，自動接通電路，它的作用相當于開關(guān))，S為溫度檔位設(shè)定開關(guān)，她設(shè)定了三個檔：40℃、50℃、60℃，加熱功率分別為45W、72W、90W。電源電壓是36V，且保持不變，R1、R2、R3都是發(fā)熱體。
(1)當S撥至位置1時，加熱功率是多少?R1的阻值是多少?
(2)S撥至位置3時，電路中的電流是多少?
(3)當S撥至位置2時，請你列出與此時電路有關(guān)的兩個未知物理量并解答。

11．去冬今春，本市電力極度緊張，嚴重影響了生產(chǎn)和生活，現(xiàn)市上有一種“220V11W”的節(jié)能燈，它的發(fā)光效果與“220V60W”的普通白熾燈相當，表中所列為這兩種燈的有關(guān)參數(shù)。
(1)結(jié)合生活實際，請你提出一條節(jié)約用電的措施。
(2)節(jié)能燈正常工作時通過的電流是多少?
(3)根據(jù)表中有關(guān)參數(shù)，通過計算說明：在正常使用的情況下哪一種燈在經(jīng)濟上更有優(yōu)勢。

2．據(jù)報道：近幾年有許多重大火災(zāi)都是因線路連接處接觸不良造成的，教訓(xùn)十分深刻。線路連接處接觸不良引起火災(zāi)的原因是：當線路連接處接觸不良時，該處的電阻將(選填“減小”、“增大”或“不變”)，在該接觸處就會產(chǎn)生局部過熱升溫，接觸處的電阻又將隨著溫度的升高而(選填“減小”、“增大”或“不變”)，……從而形成電熱的逐步積累和惡性循環(huán)，以致引發(fā)火災(zāi)。
參考答案及提示
1．0.222．9，4.53．B4．405．（1）I＝5.45A；（2）R＝40.37Ω；（3）不能，因為I總＝12.27A10A6．B7．連續(xù)工作一晝夜消耗的電能為W＝Pt＝19.2kwh5kwh，所以售貨員說法不可信。8．（1）略（2）0，4.5V，0.45A，0；（3）略；（4）0.7V，1.52W9．（1）略（2）當滑動變阻器接入電路的電阻增大時，它消耗的電功率也隨為增大；（3）不充分，應(yīng)增大電阻的變化范圍以采集更多的數(shù)據(jù)10．（1）P＝90W，R1＝14.4Ω；（2）I＝1.25A；（３）示例：電路中的電流I＝2A，電阻R2＝3.6Ω
11．(1)隨手關(guān)燈等；(2)I=0．05A；(3)說明在相同時間內(nèi)節(jié)能燈的總費用(含售價和電費)小于白熾燈的總費用，所以節(jié)能燈在經(jīng)濟上更有優(yōu)勢2．增大，增大。