第02章 第05节 电功率-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-1）

[目标定位]　1.理解用电器的作用是把电能转化为其他形式的能，会计算电流所做的功与电功率.2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的区别，会根据焦耳定律计算用电器产生的电热.3.理解闭合电路的功率，进一步体会能量守恒定律的意义和普适性． 一、电功和电功率 1．电功 (1)定义：在一段电路中电场力所做的功称电功，即通常说的电流所做的功． (2)表达式：W＝UIt． (3)单位：焦耳，符号：J． (4)实质：电能转化为其他形式的能． (5)适用条件：任何电路． 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功． (2)公式：P＝＝UI． (3)单位：瓦特，符号：W． (4)物理意义：表示电流做功的快慢． (5)适用条件：任何电路． 例1　将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两端，R1消耗的功率为P1，R2消耗的功率为3P1，当把它们串联在电压为4U的电源两端时，下列说法正确的是(　　) A．R1两端的电压为U B．R2消耗的功率变小 C．通过R2的电流变小 D．两个电阻消耗的总功率为12P1 解析　当R1、R2并联在电压为U的电源两端时，两电阻两端的电压为U，根据P＝IU，功率之比等于电流之比，根据并联电路电流和电阻的关系，可知：R1＝3R2；当把它们串联在电压为4U的电源两端时，电路中的电流I＝＝12P1，故D正确．×3R2＝3U，故A错误；两个电阻消耗的总功率P＝U′I＝4U·，故通过R2的电流不变，电压不变，所以R2的电功率不变，仍为3P1，故B、C错误；R1两端的电压U1＝IR1＝＝ 答案　D 二、焦耳定律和热功率 1．焦耳定律 (1)内容：在一段只有电阻元件的纯电阻电路中，电场力所做的功W等于电流通过这段电路时产生的热量Q，即Q＝W＝UIt＝I2Rt． (2)表达式：Q＝I2Rt． (3)适用条件：任何电路． 2．热功率[来源:Z#xx#k.Com] (1)定义：一段电路因发热而消耗的功率． (2)表达式：P＝I2R． (3)适用条件：任何电路． 3．纯电阻电路和非纯电阻电路 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量转化 情况 电功和电热的关系 W＝Q即IUt＝ I2Rt＝t W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他 电功率和 热功率的 关系 P＝P热， 即IU＝I2R＝ P＝P热＋P其他 即IU＝I2R＋P其他 欧姆定律是否成立 U＝IR　I＝成立 U＞IR　I＜ 不成立 例2　如图1所示是一直流电动机工作时的电路图．电动机内阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V．试求： 图1 (1)通过电动机的电流； (2)输入电动机的总功率； (3)电动机输出的机械功率．[来源:Z#xx#k.Com] 答案　(1)5 A　(2)550 W　(3)530 W 解析　(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压 UR＝U－UV＝(160－110) V＝50 V[来源:学科网] 通过电阻R的电流IR＝ A＝5 A ＝ 即通过电动机的电流IM＝IR＝5 A. (2)电动机的分压UM＝UV＝110 V 输入电动机的总功率P总＝IM·UM＝550 W. (3)电动机的热功率P热＝Ir＝20 W 电动机输出的机械功率P出＝P总－P热＝530 W 三、闭合电路的功率 1．电源的功率：就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率，P总＝EI． 2．电源输出功率：整个外电路上消耗的电功率，P出＝UI． 3．电源内耗功率：内电路上消耗的电功率，即电源内阻的发热功率，P内＝U内I＝I2r． 4．闭合电路的功率关系： (1)功率关系：IE＝IU＋I2r或IE＝IU外＋IU内． (2)能量关系：IEt＝U外It＋I2rt，此表达式反映了电源克服静电力做的功等于内、外电路消耗的电能之和． 例3　如图2所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，标有“8 V　16 W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机线圈的电阻R0＝1 Ω，求： 图2 (1)电源的总功率； (2)电动机的输出功率． 解析　(1)L正常发光，路端电压等于灯泡额定电压8 V. 内电压U内＝(10－8)V＝2 V，则总电流I＝＝4 A， 电源总功率为P电＝IE＝4×10 W＝40 W. (2)流经电动机的电流IM＝I－＝2 A. 输入电动机的总功率PM总＝U·IM＝8×2 W＝16 W. 电动机内阻消耗功率PM内＝IR0＝4×1 W＝4 W. 故电动机的输出功率PM出＝(16－4)W＝12 W. 答案　(1)40 W　(2)12 W 总结提升 电动机的功率和效率 电动机的总功率(输入功率)：P入＝IU. 电动机的热功率P热＝I2r. 电动机的输出功率(机械功率)：P出＝IU－I2r.