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第十八章 电功率
第2节 电功率(第一课时)
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1.知道电功率的物理意义、定义及单位。
2.理解电功率的定义式,会推导电功率的常用公式,能利用电功率公式进行相关简单计算。
3.能说出“千瓦时”的来历。
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1.电功率是表示电流做功 的物理量,用字母 表示。单位:国际单位是 ,简称 ,符号是 ;单位换算:1 kW= W= mW。
2.电功率P等于电功W与做功所用的时间t之比,定义式:P= 。
3.电功率P和电压U、电流I之间的关系是P= 。
4.由P=可知,W=Pt。当电功率P和时间t的单位分别是 和 时,电功W的单位是焦(J);当电功率P和时间t的单位分别是千瓦(kW)和小时(h)时,电功W的单位是 。
106
快慢
P
瓦特
瓦
W
103
UI
s
W
kW·h
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知识点一 电功率的理解
例1 下列关于电功率的说法中正确的是( )
A.用电器的电功率越大,消耗的电能越多
B.电流做功越多,电功率越大
C.用电器消耗电能的时间越短,电功率越大
D.用电器的电功率越大,消耗电能越快
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解答:由W=Pt可知,在相同的时间内,电功率越大,用电器消耗的电能越多,A错误。电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量,做功多不一定做功快, B错误。根据P=可知,完成相同的功,用电器工作时间越短,电功率越大,C错误。电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量,即用电器的电功率越大,它消耗电能越快,D正确。
答案:D。
点评:电功率是表示电流做功快慢的物理量,电功率大的用电器,做功一定快,但不一定多,时间也不一定短。电功率在数值上等于单位时间内电流做的功,即P=。
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知识点二 电功率的简单计算
例2 (1)某用电器工作时长120 s消耗了1 200 J的电能,则该用电器的功率是
W;
(2)某灯泡以25 W的电功率工作40 h,则该灯泡消耗的电能是 kW·h;
(3)2.16×106 J的电能可以使功率为40 W的电风扇工作 h。
解答:(1)P===10 W;(2)W=Pt=0.025 kW×40 h=1 kW·h;
(3)t===54 000 s=15 h。
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答案:(1)10;(2)2;(3)15。
点评:运用P=进行计算时要注意统一单位,要根据情况选择合适的单位进行计算,如右图所示。
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例3 一空调接在220 V的电路中,当流过它的电流为5 A时,该空调的电功率为 W;某小灯泡灯丝的电阻是15 Ω不变,当通过灯丝的电流是200 mA时,这个小灯泡的电功率是 W;一定值电阻的阻值为20 Ω,将它接在电压为8 V的电源两端时,它的电功率是 W。
解答:空调的电功率P=UI=220 V×5 A=1 100W;灯泡的电功率P=I2R=(0.2 A)2×15 Ω=0.6 W;定值电阻的电功率P===3.2 W
答案:1 100;0.6;3.2。
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点评:在运用P=UI(或P=、P=I2R)进行计算时,I、U、R的单位分别是A、V、Ω,对应的功率P的单位是瓦(W)。
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【练1】在家用电器中,有许多用电器的电功率是不同的,下表列出了小明家的部分用电器的额定功率。小明在开着空调的房间里使用电脑,而且电热水壶正在烧水,如果家里只有这三种用电器(各一件)在工作,则电路的总功率是 W,电路中的总电流是 A。如果这三种用电器使用3 h,则这三种用电器共用电 度。
用电器 空调 电热水壶 抽油烟机 微波炉 电熨斗 电脑
电功率 1 000 W 1 000 W 800 W 600 W 500 W 200 W
10
2 200
6.6
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知识点三 电功率在串、并联电路中的计算
例4 如图甲、乙所示的电路中,电源电压均为3 V,R1=5 Ω,R2=10 Ω。
(1)如图甲,闭合开关S,电路中的电流为 A,R1的电功率P1= W,R2的电功率P2= W,电路的总电功率P总= W。
(2)如图乙,闭合开关S,R1的电功率P1'= W,R2的电功率P2'= W,电路的总电功率P总'= W。
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解答:(1)因为R1和R2串联,I===0.2 A;P1=I2R1=(0.2 A)2×5 Ω=0.2 W;P2=I2R2=(0.2 A)2×10 Ω=0.4 W;P总=P1+P2=0.2 W+0.4 W=0.6 W。
(2)P1'===1.8 W;P2'===0.9 W;P总'=P1'+P2'=1.8 W+0.9 W=2.7 W。
答案:(1)0.2;0.2;0.6;(2)1.8;0.9;2.7。
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点评:(1)电功率相关的计算方法:任何一段导体均有对应的四个电学物理量,即U、I、R、P,由I=和P=UI可知,知道其中任意两个物理量可计算出另外两个物理量(注意计算时四个量对应同一段导体)。(2)电路中总功率的计算方法:(1)P总=U总I总;(2)P总=P1+P2。
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例5 已知电阻R1∶R2=1∶5,若将它们串联在电路中,则两电阻的电功率之比P1∶P2= ;若将它们并联在电路中,则两电阻的电功率之比P1'∶P2'= 。
解答:P1∶P2=I2R1∶I2R2=R1∶R2=1∶5;P1'∶P2'=:=R2∶R1=5∶1。
答案:1∶5;5∶1。
点评:求比值问题,在串联电路中因电流I相等,由P=I2R可,P1∶P2=R1∶R2;在并联电路中因电压U相等,由P=可得,P1∶P2=R2∶R1。
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【练2】如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2的阻值为10 Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为2 A,电流表A2的示数为0.8 A。求:
(1)电源电压;
(2)电路消耗的总功率;
(3)电阻R1消耗的电功率。
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解:(1)电源电压U=I2R2=0.8 A×10 Ω=8 V。
(2)电路消耗的总功率P总=UI=8 V×2 A=16 W。
(3)方法一:通过电阻R1的电流
I1=I-I2=2 A-0.8 A=1.2 A,
电阻R1消耗的电功率
P1=UI1=8 V×1.2 A=9.6 W。
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方法二:电阻R2消耗的电功率
P2=UI2=8 V×0.8 A=6.4 W,
电阻R1消耗的电功率:P1=P总-P2=16 W-6.4 W=9.6 W。
答:(1)电源电压为8 V;(2)电路消耗的总功率为16 W;(3)电阻R1消耗的电功率为9.6 W。
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