3.6.2 电功率实验讲练-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

3.6.2电能

知识点1 电功率的实验探究

（一）影响电功率大小的因素

(1)研究电功率与电流的关系

实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。

	灯L1	灯L2
条件控制(电压关系)
亮度(亮暗)
电流(安)

实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。

(2)研究电功率与电压的关系

实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。

	灯L1	灯L2
条件控制(电流关系)
亮度(亮暗)
电压(安)

实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。

（二）电功率的计算公式

(1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。

(2)电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏.安。

(3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。

(4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。

（三）电功的计算

(1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。

(2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏.安.秒。

(3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。

（四）电功率的测量

(1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。

(2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。

(3)过程和步骤:

①按正确的电路图连接电路。

②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。

③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。

④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。

⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。

【能力拓展】

（1）研究电功率与电流、电压的关系，应用控制变量法。在研究电功率与电流的关系时，应控制电压不变，比较电功率(小灯泡亮暗)与电流的关系，实验中采取将两只小灯泡并联来控制电压不变。在研究电功率与电压的关系时，应控制电流不变,比较电功率(小灯泡亮暗)与电压的关系，实验中采取将两只小灯泡串联来控制电流不变。

（2）对于同一用电器而言,用电器的阻值常认为是不变的，电功率之比等于它相应的电压的平方之比，故可利用P实/P额=U实2/U额2解题。如标有“220伏40瓦”字样的灯泡，若接在电路中的实际电压是110伏，则灯泡的实际功率是10瓦。

（3）根据公式P=I2R得，串联电路中各用电器电功率与电阻成正比，即P1/P2=R1/R2

（4）根据公式P=U2/R得，并联电路中各用电器电功率与电阻成反比，即P1/P2=R2/R1

 

 

 

 

 

 

经典例题

测定灯泡电功率

例题1（2020·金华·丽水）某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3．8V”的小灯泡、学生电源(电压恒为6V)、电流表(0~0．6A，0~3A)、电压表(0~3V，0~15V)、滑动变阻器(“20Ω 1A”)、开关各一只，导线若干。

（1）小金组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3．8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________瓦；   

（2）小丽组同学发现，实验桌上的电压表0~15V的量程已损坏，其它器材完好。他们经讨论后认为，用该电压表0~3V的量程，通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下：

步骤一：按图甲电路先将电压表（0~3V)接在小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3伏，断开开关，拆下电压表；

步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在________两端；

步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)移动，直到电压表示数为________伏，读出此时电流表的示数，算出小灯泡的额定电功率。

反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。

例题2小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定。

 

（1）依据图甲，请在答题卷上用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。

（2）小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为________V。接下来调节滑动变阻器的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，直至小灯泡正常发光。