1、第五节电功率学习目标1.理解电功、电功率的概念并能进行相关的计算(重点)2.知道焦耳定律，知道电功率与热功率的区别和联系(重点)3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的区别，会结合实际问题区分电功和电热(重点、难点)4.理解闭合电路的各种功率及相关运算(重点)一、电功和电功率1电功(1)定义：电流通过导体时，电流所做的功(2)实质：导体中电场力对自由电荷做的功(3)公式：WUIt，单位：焦耳，符号：J2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功(2)公式：PUI，单位：瓦特，符号：W二、焦耳定律和热功率1焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比(2)
2、公式：QI2Rt2热功率：单位时间内的发热量，PI2R三、闭合电路中的功率闭合电路的功率电源的功率电源的输出功率电源的内耗功率公式PEIP出UIP内I2r意义电源提供电能的功率外电路消耗电能的功率内电路消耗电能的功率关系PP出P内1正误判断(1)电流通过导体做的功越多，电功率越大()(2)电炉、电烙铁、电热毯、电饭锅等用电器，由于电流通过时，电能全部转化为内能，故为纯电阻()(3)电动机、电解槽等用电器，电流通过时电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能，故为非纯电阻()(4)不论纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算焦耳热时仍可用P热UI.()(5)不论何种电路，计算电功时均可用WUIt.()2关
3、于电功和电热的计算，下列说法正确的是()A如果是纯电阻电路，电功可用公式WUIt计算，也可用公式WI2Rt计算B如果是纯电阻电路，电热可用公式WI2Rt计算，但不能用公式WUIt计算C如果不是纯电阻电路，电功只能用公式WI2Rt计算D如果不是纯电阻电路，电热可用公式WI2Rt计算，也可用公式WUIt计算A纯电阻电路，根据能量守恒，电功和电热相等，电功可用公式WUIt计算，也可用公式WI2Rt计算，故A正确，B错误；非纯电阻电路，电功用公式WUIt计算，故C错误；非纯电阻电路，电热用公式WI2Rt计算，故D错误3室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、25
4、0 W的电视机和2 kW的空调器如果进户线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不能同时使用的是()A电饭煲和电冰箱B取暖器和空调器C电饭煲和空调器D电冰箱、电视机和空调器C电路中允许的最大功率为PmUI2 860 W用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，故选C.电功、电功率的理解和计算1对电功的理解(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小表示电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少(3)电功WUItqU对任何电路都适用2串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率分
5、配功率关系PP1P2PnPP1P2Pn3.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额U额I额(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率【例1】额定电压都是110 V，额定功率P甲100 W，P乙40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是()思路点拨：C对灯泡有PUI，可知：R甲R乙，对于A电路，由于R甲U甲，且有U乙110 V，乙灯被烧毁，U甲R甲，甲灯又并联
6、变阻器，并联电阻更小于R乙，所以U乙U并，乙灯被烧毁对于C电路，乙灯与变阻器并联，电阻可能等于R甲，所以可能U甲U乙110 V，两灯可以正常发光对于D电路，若变阻器的有效电阻等于甲、乙的并联电阻，则U甲U乙110 V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(I甲I乙)110，而D电路中变阻器功率为(I甲I乙)110，所以C电路消耗电功率最小1三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两只灯泡串联起来，再与第三只灯泡并联在电路中，如图所示，则整个电路允许消耗的最大功率为()A30 WB20 WC15 W D10 WC若灯泡1和灯泡2都达到额定功率时，并
7、联部分的电压等于2U额，灯泡3两端的电压超过额定电压，容易烧坏，所以整个电路消耗的功率最大时，应是灯泡3达到最大功率，即P3U额I额10 W此时并联部分电压为额定电压U额，灯泡1和灯泡2的电压都为U额，电流都为I额，所以P1P2U额I额2.5 W，总功率为PP1P2P315 W，故C正确电功与电热的比较1纯电阻电路和非纯电阻电路(1)常用的电灯泡、电炉子等为纯电阻电路电动机、电解槽等为非纯电阻电路(2)纯电阻电路服从欧姆定律，而非纯电阻电路不完全服从欧姆定律(3)纯电阻电路电流做功时，电能全部转化为电热而非纯电阻电路，电流做功将电能一部分转化为电热，一部分转化为机械能或其他形式的能2电功与电热
8、纯电阻电路非纯电阻电路电功WUItI2RttWUIt电热QUItI2RttQI2Rt关系WQWQ3.电功率与热功率纯电阻电路非纯电阻电路电功率P电UII2RP电UI热功率P热UII2RP热I2R关系P电P热P电P热【例2】规格为“220 V36 W”的排气扇，线圈电阻为40 ，求：(1)接上220 V的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上220 V的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率思路点拨：(1)额定电压下，电流可据I求出(2)机械功率可通过P机P电P热求出(3)电动机不工作时，220 V电压全加在40 电阻上，电动机此时即为“电阻”解析(
9、1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为：IA0.16 A，发热功率为：P热I2R(0.16)240 W1 W.转化为机械能的功率为：P机PP热36 W1 W35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为IA5.5 A，电动机消耗的功率即发热功率：P电P热UI2205.5 W1 210 W.答案(1)35 W 1 W(2)1 210 W 1 210 W电功、电热的计算方法(1)判断电路中的用电器是纯电阻用电器还是非纯电阻用电器(2)分析各用电器之间的连接方式，对纯电阻电路，计算时可以利用串联电路的分压特点或并联电路的分流特点(3)
10、由所求问题选取合适的公式，在非纯电阻电路中计算电功只能用WUIt，计算电热只能用QI2Rt.欧姆定律的变形式在纯电阻电路中才能通用(4)对于含电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻用电器，电动机不转动时是纯电阻用电器训练角度1.含电动机的电路中的功率问题2如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L标有“6 V，12 W”字样，电动机线圈的电阻RM0.5 ，若灯泡恰能正常发光，则下列说法中正确的是()A电动机的总功率是72 WB电动机的热功率是1 WC电动机的输出功率是10 WD整个电路消耗的电功率是22 WC电动机两端的电压为U1UUL(126)V6 V，整个电路中的电流为I2 A，所以电
11、动机消耗功率为PU1I62 W12 W，故A错误；电动机的热功率为P热I2RM220.5 W2 W，故B错误；电动机的输出功率为P出PP热(122)W10 W，故C正确；整个电路消耗的功率为P总UI122 W24 W，故D错误训练角度2.给电池充电电路中的功率问题3锂电池能量密度高、绿色环保现用充电宝为一手机锂电池(图甲)充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为U，输出电流为I，该锂电池的内阻为r，则()甲乙A充电宝输出的电功率为UII2rB电能转化为化学能的功率为UIC锂电池产生的热功率为I2rD锂电池产生的热功率为C充电宝输出的电功率为PUI，故A错误；锂电池产生的热功率为PrI2r，
12、故电能转化为化学能的功率为PUII2r，故B错误，C正确，D错误电源的功率和效率1电源的输出功率P出UII2RR，由此式可看出，当Rr时，P出有最大值，即Pm.2讨论如图所示(1)当Rr时，输出功率最大，P出.(2)当Rr时，若R增大，则P出减小(3)除Rr外，图象上总有两点输出功率P出相等，如图中R1与R2，则由()2R1()2R2整理得：R1R2r2.3电源的效率(1)定义：输出功率跟电路消耗的总功率的比值，即.(2)如果外电路为纯电阻电路，则，所以外电路电阻越大，电源效率越高(3)当电源输出功率最大时，Rr，50%.【例3】如图所示电路中，电池的电动势E5 V，内电阻r10 ，固定电阻R
13、90 ，R0是可变电阻在R0由0增加到400 的过程中，求：(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率(2)电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和解析(1)可变电阻R0上消耗的热功率P1I2R0()2R0由上式可得：当R0100 时，P1有最大值Pmax W W.(2)r和R上消耗的热功率之和P2I2(Rr)100由上式可知，R0最大时，P2最小，即当R0400 时，P2有最小值P2min100 W0.01 W答案(1)R0100 W(2)0.01 W一题多变在例3中R0由0增大到400 的过程中，电源输出功率的最大值为多少？此时电源的效率是多大？解析因R0Rr，所以当R0增
14、大时，电源的输出功率减小，当R0 0时，电源的输出功率最大，P输出最大R0.225 W.此时电源的效率90%.答案0.225 W90%有关闭合电路中功率问题的三点提醒(1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有50%.(2)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻(3)当P输出I2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路BCD电功率公式P，表示电功率越大，电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热Q()2Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错误；WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I只适用于纯电阻电路，B正
15、确；在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，故UII2R，C正确；QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D正确2把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串t并为()A11B21C41 D14C设每根电热丝电阻为R，则R串2R，R并.由QWt得t串t并41.3(多选)如图所示，直线A为电源的UI图线，直线B、C分别为电阻R1、R2的UI图线利用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为1、2，则()AP1P2 BP1P2C12 D12BC两图线的交点表示把电阻接入电源的
16、工作电流和外电压有，P1U1I142 W8 WP2U2I224 W8 W1100%100%67%2100%100%33%.4有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A.(1)求这台电动机的内阻；(2)求电动机正常工作时的输出功率；(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？解析(1)电动机不转时电路为纯电阻电路，由欧姆定律可知电动机线圈的内阻r 0.5 .(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，消耗的总功率P总UI21 W2 W线圈内阻的热功率P热I2r120.5 W0.5 W则电动机正常工作时的输出功率P出P总P热2 W0.5 W1.5 W.(3)电动机的转子突然被卡住时，此时电路为纯电阻电路，发热功率P W8 W.答案(1)0.5 (2)1.5 W(3)8 W