1、微专题25 常用电器电功 率计算 例1 如图甲所示为某电热水壶的简化电路原理图，R1和R2为加热电阻，且阻值保持不变，R144，S为靠近加热盘的感温开关，1、2是开关连接的触点。某次烧水时，仅将电热壶接入220V的电路中，并按下开关S与触点1连接，10 min后S自动切换到保温状态(S与触点2连接)，保温时图乙所示电能表的转盘总共转过了150转。求：题型一 电功率与电能、时间的关系(1)S与触点1连接时，通过电阻R1的电流I1是多大？(2)保温时，共消耗了多少电能？解：(1)S 与触点 1 连接时，电路中只有 R1，通过电阻 R1 的电流：I1UR1 220 V44 5 A；答：S 与触点 1
2、 连接时，通过电阻 R1 的电流是 5 A；(2)电能表上所标“3000 r/(kWh)表示电路中每消耗 1 kWh 的电能，电能表的转盘转 3000 转，转盘转 150 转(保温)时，电热水壶消耗的电能：W 1503000kWh0.05 kWh；答：保温时，共消耗了 0.05 kWh 的电能；(3)如果电热水壶的保温功率是100 W，请计算R2的阻值是多少？(3)保温功率 P 保温100 W，由 PU2R 得电路中的总电阻：R1R2 U2P保温（220 V）2100 W484，R2 的阻值：R2484 44 440。答：如果电热水壶的保温功率是 100 W，R2 的阻值是 440。(1)电功
3、率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为 1 秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式 PWt。(2)公式在使用时单位要统一，有两种可用：电功率用瓦(W)，电能用焦耳(J)，时间用秒(s)；电功率用千瓦(kW)，电能用千瓦时(kWh 度)，时间用小时(h)。跟踪训练1 小明的妈妈利用天然气灶烧水，把质量为1 kg的20 的 水 烧 开(在 标 准 大 气 压 下)水 的 比 热 容 c 水 4.2103J/(kg)。(1)在此过程中水需要吸收多少热量？(2)通过观察天然气表得知消耗了0.012 m3的天然气，烧水时天然气完全燃烧释放多少热量？(天然气的热值
4、为7107 J/m3)解：(1)水 需 要 吸 收 的 热 量：Q 吸 cm(t t0)4.2103J/(kg)1 kg(100 20)3.36105 J；(2)这些天然气完全燃烧放出的热量：Q放Vq0.012 m37107J/m38.4105 J；(3)在220 V额定电压下，用一电热壶把同样的水烧开，通电时间是5 min，若此电热壶的加热效率是80%，则此电热壶的额定功率是多少W?(3)根据 Q吸W 100%可知，消耗的电能为：WQ吸3.36105 J80%4.2105 J，电热壶正常工作，则额定功率为：PWt4.2105 J560 s1400 W。题型二 电功率的计算 例2 如图甲所示是
5、小明家的养生壶，它有高温、中温、低温三个挡位，图乙是他的工作电路图，下表所列的是其部分参数，其中R1、R2为发热电阻，R288，求：(1)发热电阻R1的阻值是多少？(2)该养生壶中温挡的电功率是多少？(3)小明在额定电压下用高温挡加热3 kg的水，使其温度从20 上升到100，则烧开一壶水需要多长时间？不计热量损失，c水4.2103 J/(kg)，计算结果保留整数解：当开关S2接B、S1断开时，两电阻串联；当开关S2接B、S1闭合时，电路为R1的简单电路；当开关S2接A、S1闭合时，两电阻并联；因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，当开关S2接B、S1
6、断开时电路的总电阻最大，当开关S 2接A、S 1闭合时电路中的总电阻 最 小，由PUI 可知，电源的电压一定时，电路的总电阻越大，总功率越小，反之越大，则当开关S2接A、S1闭合时养生壶处于高温挡，当开关S 2接B、S 1断开时养生壶处于低温挡，当开关S2接B、S1闭合时养生壶处于中温挡。U2R(1)由 PUIU2R 可得，低温挡时电路的总电阻：R 总U2P低（220 V）2275 W176，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，发热电阻 R1 的阻值：R1R 总R2176 88 88；答：发热电阻 R1 的阻值是 88；(2)当开关 S2 接 B、S1 闭合时，电路为 R1 的简单电路，
7、养生壶处于中温挡，则养生壶中温挡时的电功率：P 中U2R1（220 V）288 550 W；答：该养生壶中温挡时的电功率是 550 W；(3)当开关 S2 接 A、S1 闭合时，两电阻并联，养生壶处于高温挡，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，养生壶高温挡的功率：P 高P1P2U2R1 U2R2（220 V）288（220 V）288 1100 W，水吸收的热量：Q 吸c 水m(tt0)4.2103 J/(kg)3 kg(100 20)1.008106 J，不计热量损失，消耗的电能：WQ吸1.008106 J，由 PWt可得，需要的加热时间：t WP高 1.008106 J1100 W91
8、6 s。答:烧开一壶水需要 916 s。(1)定义式：PUI。即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。P 表示电功率，单位是 W；U 表示某段电路两端的电压，单位是 V；I 表示通过这段电路的电流，单位是 A。(2)导出式：PI2R，PU2R。这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。跟踪训练2 如图甲所示是某品牌电饭煲，其正常工作电压220V，图乙是该电饭煲的原理图。它有加热和保温两挡，通过开关S进行调节，R0与R为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220 V的电源上，用加热挡工
9、作时，电路的总功率为1000 W；用保温挡工作时，电路的总功率为440 W。(1)请推导说明电饭煲在加热挡时，开关S应处于“闭合”还是“断开”状态。解：(1)由公式 PUIU2R 知，电压一定时，P 与 R 成反比，由电路图知，R0 与 R 串联，开关 S 与 R 并联，当开关 S 闭合时，电阻R 被短路，电路中的电阻最小，电路的电功率最大，所以电饭煲在高温挡时，开关 S 应闭合；(2)计算电热丝R的阻值大小。(2)由公式 PUIU2R 得电热丝 R0 的阻值是：R0 U2P加热（220 V）21000 W48.4；电路的总电阻为：R 总 U2P保温（220 V）2440 W110，电热丝 R 的阻值为：RR 总R0110 48.4 61.6；答：电热丝 R 的阻值大小为 61.6；(3)当电饭煲处于加热挡时，电路中的电流是多少？(3)由公式 PUI 得当电饭煲处于加热挡时，电路中的电流是：I 加热P加热U1000 W220 V4.5 A。答：当电饭煲处于加热挡时，电路中的电流是 4.5 A。