第十七章 电流做功与电功率（知识清单）物理沪科版2024九年级全一册

第十七章 电流做功与电功率（知识清单） 思维导图 第一节 电流做功 一、电功 1. 电功与电能 用电器工作的过程就是利用电流做功，将电能转化为其他形式的能的过程。电流做了多少功，就要消耗多少电能。 2. 电功的概念 （1）电功的概念：物理学中，把电流通过用电器所做的功叫做电功，用符号W表示。 （2）公式：电功=电压×电流×通电时间 W = UIt （3）单位 国际单位：焦耳（J） 1J =1V × 1A × 1S 常用单位：千瓦时（kW·h），生活中也叫“度”。1kW·h=3.6×106J （4）电功的推导公式 由W=UIt 和欧姆定律I=可得电功的两个推导公式： W＝ W＝I2Rt 提示： ①W＝UIt是普遍适用的公式。变形公式只适用于纯电阻电路（即电能全部转化为内能的电路）； ②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性；W、U、I、t 必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。 3. 串、并联电路中电功的特点 （1）串联电路中总功与各用电器做功之间的关系 W总=UIt=（U1+U2）It = U1It+U2It = W1+W2 （2）并联电路中总功与各用电器做功之间的关系 W总=UIt=U（I1+I2）t = UI1t+UI2t = W1+W2 （3）结论 在串联或并联电路中，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即 W总= W1+W2 +W2 … … +Wn 二、电能表 1. 电能表的用途：是测量电功的仪表。 2. 电能表的几个重要参数（如图所示）。 ①“kW·h”表示电能表示数的单位是千瓦·时； ②“220V” “50Hz”表示该表在220V、50Hz的交流电路中工作； ③“10（40）A”表示这个电能表的标定电流为10A，通过的电流不能超过额定最大电流40A； ④传统电能表（左图）“2500R/（kW·h）”表示每消耗1 kW·h电能，电表转盘转过2500圈。 电子式电能表（右图）“1600imp/（kW·h）”表示每消耗1 kW·h电能，脉冲灯闪烁1600次。 3. 电能表的读数（如图） 电能表计数器上前后两次的示数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能W=W后-W前 电能表月初和月底的读数如图所示，则本月消耗的电能为W= W后-W前=1469.5-1387.5= 82kW·h 4.利用电能表的转数求电能 利用电能表转盘的实际转速n和电流表参数Nrevs/kW·h，可以比较精确的计算出某段时间内消耗的电能。即 如图所示，电表上标有“3000r/kW·h”的字样，若一段时间内该电能表盘转了60转，则在这段时间内用电器消耗的电能为 第二节 电流做功的快慢 一、电功率 1. 电功率 （1）物理意义：表示电流做功快慢的物理量。 （2）定义：电功率等于电流所做的功与所用时间之比。 （3）定义式：P= （4）单位 ①国际单位：瓦（W），1瓦＝1焦/秒 ②常用单位：千瓦（kW）、兆瓦（MW） ③单位换算：1 kW=103W 1MW=103kW （5）应用公式P＝W/t及变形式W=Pt、t＝W/P进行计算时，可选用两套单位： ①若电功W的单位用焦（J）、时间t的单位用秒（s），则电功率P的单位是瓦（W）； ②若电功W的单位用千瓦·时（kW·h）、时间t的单位用时（h），则电功率P的单位是千瓦（kW）。 （6）电功率的推导式 ①推导：将W＝UIt代入P＝W/t可得P＝UI。 说明：电功率的定义式 P＝W/t和P＝UI都具有普遍意义，适用于任何电路。 ②利用普适式P＝UI结合欧姆定律I＝U/R可推导出电功率的两个表达式： P=UI=I2R P=UI = 说明：这两个公式只适用于纯电阻电路。 2. “千瓦时”的来历 千瓦·时是功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能。 说明：千瓦·时是电能（电功）的单位，而千瓦是电功率的单位，二者的意义完全不同。 3. 电功率和电功的区别 电 功 电功率 物理意义 表示电流做功的多少 表示电流做功的快慢 定义 电功等于电压、电流 与通电时间的乘积 电功与时间之比 公式 W=UIt P=W/t=UI 单位 焦（J）、千瓦·时（kW·h） 瓦（W）、千瓦（kW） 二、额定功率 实际功率 1. 额定电压和额定功率 （1）额定电压：用电器正常工作的电压叫做额定电压U额； （2）额定电流：用电器正常工作的电流I额。 （3）额定功率：与额定电压对应的功率P额。 2. 实际功率 （1）实际功率：把用电器在实际电压下工作时所对应的功率叫做用电器的实际功率P实。 （2）实际功率和额定功率的关系：一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，是确定的，与实际电压无关。用电器的实际功率是不确定的，随着它两端电压的改变而改变。 3. 额定功率和实际功率的关系 （1）当U实=U额时，P实=P额，用电器正常工作； （2）当U实＞U额时，P实＞P额，用电器不能正常工作，且可能会烧坏； （3）当U实＜U额时，P实＜P额，用电器不能正常工作。 4. 用电器铭牌所标物理量的意义：例如一只灯泡上标着“220 25”，其中“220”表示该灯泡的额定电压是220V，“25”表示该灯泡的额定功率是25W。 5. 灯泡的亮度：灯泡的亮度取决于实际功率的大小。例如额定电压不同的白炽电灯，如果实际功率相等，则它们发光的亮度就相同。 三、利用家用电能表测算家用电器的电功率 【实验原理】P= 【实验器材】电能表、停表（或手表）、待测用电器。 【实验步骤】 ①观察电能表铭牌，记下每消耗1kW·h电能时电能表的转数（或指示灯闪烁次数）N； ②关闭其他用电器，只让待测用电器工作，用计时器测量待测用电器工作时电能表的转盘转n转（或指示灯闪烁n次）所用的时间t（h）； ③计算出用电器消耗的电能：W=（kW·h）； ④计算出待测用电器的实际功率P==（kW）。 注意单位组合：电功W的单位用kW·h；时间t的单位用h；电功率P的单位是kW。 四、测量小灯泡的电功率 【实验目的】测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。 【实验原理】P = UI 【实验器材】电源、电压表、电流表、小灯泡（额定电压2.5V）、滑动变阻器、开关、导线。 【实验步骤】 （1）按照电路图连接电路。注意断开开关，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处。将电压表和电流表指针调零。 （2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V（等于额定电压），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。 （3）计算出小灯泡的实际功率，并记录在表格中。 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况 1 2 3 【数据处理】根据公式P=UI计算出小灯泡的额定功率和实际功率。 【分析论证】 （1）分析实验数据，发现小灯两端的实际电压越高，小灯的实际功率越大，小灯越亮。 （2）小灯的亮度由它的实际功率决定。 （3）小灯的实际功率有多个，额定功率只有一个。 【实验结论】 （1）当小灯泡的实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。 （2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光较暗。 （3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。 【交流讨论】对小灯泡的电功率进行了多次测量，为什么不求小灯泡功率的平均值? 因为额定功率是额定电压下的功率，不是不同电压下功率的平均值；用电器在不同电压下的实际功率不同，把三次测量的平均值作为小灯泡的额定功率是不合理的。 五、特殊法测小灯泡的电功率 1. 单伏法（测量器材是电压表，缺少电流表 ） 【设计实验】当缺少电流表时，可借助定值电阻R0，利用电压表与其并联，即可计算出灯泡的额定电流。实际上就是将电压表与定值电阻组合在一起替代电流表。最后用P=UI算出小灯泡的额定功率。 【实验器材】电源（电压未知），1个电压表，1个滑动变阻器，1个已知阻值为R0的定值电阻。 【实验步骤】（1）已知小灯泡的额定电压为U额 ①如图所示，闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为U额，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S、S2，断开S1，电压表测出R0与L两端的电压U合。 ③进行计算 灯泡的额定电流： I额= 灯泡的额定功率： P额=U额I额= U额。 （2）已知小灯泡的额定电流I额 ①如图所示，闭合S，S1，断开S2，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为I额R0 ，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S，S2，断开S1，电压表测出R0与L两端的电压U合。 ③进行计算 灯泡的额定电压 灯泡的额定功率P额=U额I额=（U合- I额R0）I额。 2. 单安法（测量器材是电流表，缺少电压表） 【设计实验】当缺少电压表时，可借助定值电阻R0，利用电流表与其串联，即可计算出灯泡的额定电压。实际上就是将电流表与定值电阻组合在一起替代电压表。最后用P=UI算出小灯泡的额定功率。 【实验器材】电源（电源电压未知），电流表，滑动变阻器，一个已知阻值为R0的定值电阻。 【实验步骤】 （1）已知小灯泡的额定电压U额。 ①如图所示，闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使得电流表示数为U额/R0，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S 、S2 ，断开S1，电流表测出通过R0与L的合电流I总。 ③进行计算 灯泡的额定电流： I额= I总- 灯泡的额定功率：P额=U额I额= U额（I总- ） （2）已知小灯泡的额定电流I额。 ①如图所示，闭合S、S2，断开S1，调节滑动变阻器R，使得电流表示数为I额，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S、S1，断开S2，电流表测出通过R0与L的合电流I总。 ③进行计算 灯泡的额定电压：U额=UR0 =（I总- I额）R0 灯泡的额定功率P额=U额I额 =（I总- I额）R0I额。 第三节 焦耳定律 一、电热器 1. 电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。 2. 电热器：主要利用电流热效应工作的装置称为电热器。 二、探究电流产生的热量与哪些因素有关 【设计实验】 （1）如图所示，是一个密封有空气和电阻丝并插有温度计的容器，通电时电阻丝产生的热量被空气吸收，空气的温度就会升高。因此，我们可以通过空气温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。 （2）研究方法 ①控制变量法：在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。 ②转换法：实验中通过观察温度计示数的变化量来比较电流产生热量的多少，这种方法叫转换法。 【进行实验】 （1）闭合开关，若仅改变给电阻丝加热的时间，观察温度计示数的变化，能得出什么结论? 实验现象：时间一定时，电流较大时温度计的示数变化大。 实验结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，空气的温度越高，表明电流产生的热量越多。 （2）若仅调节滑动变阻器，改变通过电阻丝的电流，观察温度计示数的变化，能得出什么结论? 实验现象：时间一定时，电流较大时温度计的示数变化大。 实验结论：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通过的电流越大，空气的温度越高，表明电流越大，产生的热量越多。 （3）如下图所示，将两段不同阻值的电阻丝R1和R2（ R1>R2 ）分别密封在装有等质量空气的2个容器中个容器中，两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中。 实验现象：阻值较大的电阻R1对应的温度计的示数变化大。 实验结论：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，空气的温度越高，表明电阻越大，电流产生的热量越多。 【实验结论】电流通过导体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻以及通电时间有关。 当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。 当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。 当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。 三、探究影响电流热效应的因素（第2套经典方案） 1. 实验装置介绍（焦耳定律演示器） 透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。 2. 实验原理 如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。 3. 进行实验 （1）探究电流通过导体时产生的热量跟电阻的关系 将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路（上图），使用学生电源供电（提供的电流大且稳定）。 （2）电流通过导体时产生的热量跟电流的关系 使两个密闭容器内部的电阻一样大，在右边容器的外部，将一个阻值相同的电阻R3和这个容器内的电阻R2并联；由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同（下图）。 三、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，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2. 公式： Q = I2Rt  公式中的物理量及其单位：I表示电流，单位是安培（A）；R表示电阻，单位是欧姆（Ω）；t表示时间，单位是秒（s）；Q表示热量，单位是焦耳（J） 。 1焦耳=1安2×1欧×1秒 3. 推导焦耳定律   若电流做的功全部产生热量，即Q=W，因为电功W=UIt，根据U=IR，所以Q=W=UIt= I2Rt。可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。 4. 电功与电热 （1）电功与电热的区别 电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，或表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。两者表示的意义不同，是两个不同的概念。 （2）电功与电热的联系 ①纯电阻电路（如电炉、电热器、电熨斗等电路） 在该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量等于电流做的功（消耗的电能），即Q=W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt，这些公式都适用于纯电阻电路。 ②非纯电阻电路（例如电风扇等） 在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能，电流产生的热量小于电流做的功（消耗的电能），即Q＜W。例如：电风扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，只有少部分转化为内能，电热小于电功（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 5. 电热的利用 电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体，都由电阻较大的电阻丝制成，工作时消耗的电能几乎全部用来产生热量，有较高的效能。例如，电热壶、电饭煲、电炉子、电暖气等。 6. 电热的危害与防止 （1）电热的危害：由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器；造成电能输送过程中的电能损失。 （2）防止电热危害的方法：给用电器安装散热风扇；安装散热片；安装散热窗。 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十七章 电流做功与电功率（知识清单） 思维导图 第一节 电流做功 一、电功 1. 电功与电能 用电器工作的过程就是利用电流做功，将 能转化为其他形式的能的过程。电流做了多少功，就要消耗多少 能。 2. 电功的概念 （1）电功的概念：物理学中，把电流通过用电器所做的功叫做电功，用符号W表示。 （2）公式：电功=电压×电流×通电时间 W = （3）单位 国际单位： （J） 1J =1V × 1A × 1S 常用单位： （kW·h），生活中也叫“度”。1kW·h= J （4）电功的推导公式 由W=UIt 和欧姆定律I=可得电功的两个推导公式： W＝ W＝ 提示： ①W＝UIt是普遍适用的公式。变形公式只适用于纯电阻电路（即电能全部转化为内能的电路）； ②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性；W、U、I、t 必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。 3. 串、并联电路中电功的特点 （1）串联电路中总功与各用电器做功之间的关系 W总=UIt=（U1+U2）It = U1It+U2It = W1+W2 （2）并联电路中总功与各用电器做功之间的关系 W总=UIt=U（I1+I2）t = UI1t+UI2t = W1+W2 （3）结论 在串联或并联电路中，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即 W总= W1+W2 +W2 … … +Wn 二、电能表 1. 电能表的用途：是测量 的仪表。 2. 电能表的几个重要参数（如图所示）。 ①“kW·h”表示电能表示数的单位是 ； ②“220V” “50Hz”表示该表在 、50Hz的交流电路中工作； ③“10（40）A”表示这个电能表的标定电流为 ，通过的电流不能超过额定最大电流 ； ④传统电能表（左图）“2500R/（kW·h）”表示每消耗1 kW·h电能，电表转盘转过 圈。 电子式电能表（右图）“1600imp/（kW·h）”表示每消耗1 kW·h电能，脉冲灯闪烁 次。 3. 电能表的读数（如图） 电能表计数器上前后两次的示数之 就是用电器在这段时间内消耗的电能W=W后-W前 电能表月初和月底的读数如图所示，则本月消耗的电能为W= W后-W前= kW·h 4.利用电能表的转数求电能 利用电能表转盘的实际转速n和电流表参数Nrevs/kW·h，可以比较精确的计算出某段时间内消耗的电能。即 如图所示，电表上标有“3000r/kW·h”的字样，若一段时间内该电能表盘转了60转，则在这段时间内用电器消耗的电能为 第二节 电流做功的快慢 一、电功率 1. 电功率 （1）物理意义：表示电流做功 的物理量。 （2）定义：电功率等于电流所做的功与所用时间之比。 （3）定义式：P= （4）单位 ①国际单位： （W），1瓦＝1焦/秒 ②常用单位： （kW）、 （MW） ③单位换算：1 kW= W 1MW= kW （5）应用公式P＝W/t及变形式W=Pt、t＝W/P进行计算时，可选用两套单位： ①若电功W的单位用焦（J）、时间t的单位用秒（s），则电功率P的单位是 （W）； ②若电功W的单位用千瓦·时（kW·h）、时间t的单位用时（h），则电功率P的单位是 （kW）。 （6）电功率的推导式 ①推导：将W＝UIt代入P＝W/t可得P＝ 。 说明：电功率的定义式 P＝W/t和P＝UI都具有普遍意义，适用于任何电路。 ②利用普适式P＝UI结合欧姆定律I＝U/R可推导出电功率的两个表达式： P=UI=I2R P=UI = 说明：这两个公式只适用于纯电阻电路。 2. “千瓦时”的来历 千瓦·时是功率为 的用电器工作1h所消耗的电能。 说明：千瓦·时是 的单位，而千瓦是 的单位，二者的意义完全不同。 3. 电功率和电功的区别 电 功 电功率 物理意义 表示电流做功的多少 表示电流做功的快慢 定义 电功等于电压、电流 与通电时间的乘积 电功与时间之比 公式 W=UIt P=W/t=UI 单位 焦（J）、千瓦·时（kW·h） 瓦（W）、千瓦（kW） 二、额定功率 实际功率 1. 额定电压和额定功率 （1）额定电压：用电器 的电压叫做额定电压U额； （2）额定电流：用电器正常工作的电流I额。 （3）额定功率：与额定 对应的功率P额。 2. 实际功率 （1）实际功率：把用电器在 电压下工作时所对应的功率叫做用电器的实际功率P实。 （2）实际功率和额定功率的关系：一个用电器只有 个额定电压和 个额定功率，是确定的，与实际电压无关。用电器的实际功率是不确定的，随着它两端电压的改变而改变。 3. 额定功率和实际功率的关系 （1）当U实=U额时，P实 P额，用电器正常工作； （2）当U实＞U额时，P实 P额，用电器不能正常工作，且可能会烧坏； （3）当U实＜U额时，P实 P额，用电器不能正常工作。 4. 用电器铭牌所标物理量的意义：例如一只灯泡上标着“220 25”，其中“220”表示该灯泡的 是220V，“25”表示该灯泡的 是25W。 5. 灯泡的亮度：灯泡的亮度取决于 的大小。例如额定电压不同的白炽电灯，如果实际功率相等，则它们发光的亮度就相同。 三、利用家用电能表测算家用电器的电功率 【实验原理】P= 【实验器材】电能表、停表（或手表）、待测用电器。 【实验步骤】 ①观察电能表铭牌，记下每消耗1kW·h电能时电能表的转数（或指示灯闪烁次数）N； ②关闭其他用电器，只让待测用电器工作，用计时器测量待测用电器工作时电能表的转盘转n转（或指示灯闪烁n次）所用的时间t（h）； ③计算出用电器消耗的电能：W= （kW·h）； ④计算出待测用电器的实际功率P== （kW）。 注意单位组合：电功W的单位用kW·h；时间t的单位用h；电功率P的单位是kW。 四、测量小灯泡的电功率 【实验目的】测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。 【实验原理】P = 【实验器材】电源、电压表、电流表、小灯泡（额定电压2.5V）、滑动变阻器、开关、导线。 【实验步骤】 （1）按照电路图连接电路。注意断开开关，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处。将电压表和电流表指针调零。 （2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V（等于额定电压），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。 （3）计算出小灯泡的实际功率，并记录在表格中。 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况 1 2 3 【数据处理】根据公式P=UI计算出小灯泡的额定功率和实际功率。 【分析论证】 （1）分析实验数据，发现小灯两端的实际电压越高，小灯的实际功率越 ，小灯越 。 （2）小灯的亮度由它的 功率决定。 （3）小灯的实际功率有多个，额定功率只有 个。 【实验结论】 （1）当小灯泡的实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率 额定功率，小灯泡正常发光。 （2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率 额定功率，小灯泡发光较 。 （3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率 额定功率，小灯泡发光较 。 【交流讨论】对小灯泡的电功率进行了多次测量，为什么不求小灯泡功率的平均值? 因为额定功率是额定电压下的功率，不是不同电压下功率的平均值；用电器在不同电压下的实际功率不同，把三次测量的平均值作为小灯泡的额定功率是不合理的。 五、特殊法测小灯泡的电功率 1. 单伏法（测量器材是电压表，缺少电流表 ） 【设计实验】当缺少电流表时，可借助定值电阻R0，利用电压表与其并联，即可计算出灯泡的额定电流。实际上就是将电压表与定值电阻组合在一起替代电流表。最后用P=UI算出小灯泡的额定功率。 【实验器材】电源（电压未知），1个电压表，1个滑动变阻器，1个已知阻值为R0的定值电阻。 【实验步骤】（1）已知小灯泡的额定电压为U额 ①如图所示，闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为U额，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S、S2，断开S1，电压表测出R0与L两端的电压U合。 ③进行计算 灯泡的额定电流： I额= 灯泡的额定功率： P额=U额I额= 。 （2）已知小灯泡的额定电流I额 ①如图所示，闭合S，S1，断开S2，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为I额R0 ，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S，S2，断开S1，电压表测出R0与L两端的电压U合。 ③进行计算 灯泡的额定电压 灯泡的额定功率P额=U额I额= 。 2. 单安法（测量器材是电流表，缺少电压表） 【设计实验】当缺少电压表时，可借助定值电阻R0，利用电流表与其串联，即可计算出灯泡的额定电压。实际上就是将电流表与定值电阻组合在一起替代电压表。最后用P=UI算出小灯泡的额定功率。 【实验器材】电源（电源电压未知），电流表，滑动变阻器，一个已知阻值为R0的定值电阻。 【实验步骤】 （1）已知小灯泡的额定电压U额。 ①如图所示，闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使得电流表示数为U额/R0，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S 、S2 ，断开S1，电流表测出通过R0与L的合电流I总。 ③进行计算 灯泡的额定电流： I额= I总- 灯泡的额定功率：P额=U额I额= （2）已知小灯泡的额定电流I额。 ①如图所示，闭合S、S2，断开S1，调节滑动变阻器R，使得电流表示数为I额，此时灯泡正常发光； ②如图所示，闭合S、S1，断开S2，电流表测出通过R0与L的合电流I总。 ③进行计算 灯泡的额定电压：U额=UR0 =（I总- I额）R0 灯泡的额定功率P额=U额I额 = 。 第三节 焦耳定律 一、电热器 1. 电流的热效应：电流通过导体时电能转化成 能的现象叫做电流的热效应。 2. 电热器：主要利用电流热效应工作的装置称为电热器。 二、探究电流产生的热量与哪些因素有关 【设计实验】 （1）如图所示，是一个密封有空气和电阻丝并插有温度计的容器，通电时电阻丝产生的热量被空气吸收，空气的温度就会升高。因此，我们可以通过空气温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。 （2）研究方法 ①控制变量法：在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。 ②转换法：实验中通过观察温度计示数的变化量来比较电流产生热量的多少，这种方法叫转换法。 【进行实验】 （1）闭合开关，若仅改变给电阻丝加热的时间，观察温度计示数的变化，能得出什么结论? 实验现象：时间一定时，电流较大时温度计的示数变化大。 实验结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，空气的温度越 ，表明电流产生的热量越 。 （2）若仅调节滑动变阻器，改变通过电阻丝的电流，观察温度计示数的变化，能得出什么结论? 实验现象：时间一定时，电流较大时温度计的示数变化大。 实验结论：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通过的电流越大，空气的温度越 ，表明电流越大，产生的热量越 。 （3）如下图所示，将两段不同阻值的电阻丝R1和R2（ R1>R2 ）分别密封在装有等质量空气的2个容器中个容器中，两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中。 实验现象：阻值较大的电阻R1对应的温度计的示数变化大。 实验结论：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，空气的温度越 ，表明电阻越大，电流产生的热量越 。 【实验结论】电流通过导体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻以及通电时间有关。 当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。 当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。 当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。 三、探究影响电流热效应的因素（第2套经典方案） 1. 实验装置介绍（焦耳定律演示器） 透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。 2. 实验原理 如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。 3. 进行实验 （1）探究电流通过导体时产生的热量跟电阻的关系 将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路（上图），使用学生电源供电（提供的电流大且稳定）。 （2）电流通过导体时产生的热量跟电流的关系 使两个密闭容器内部的电阻一样大，在右边容器的外部，将一个阻值相同的电阻R3和这个容器内的电阻R2并联；由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同（下图）。 三、焦耳定律 1. 内容 电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 成正比，跟通电时间成正比。 2. 公式： Q = 公式中的物理量及其单位：I表示电流，单位是 （A）；R表示电阻，单位是 （Ω）；t表示时间，单位是 （s）；Q表示热量，单位是 （J） 1焦耳=1安2×1欧×1秒 3. 推导焦耳定律   若电流做的功全部产生热量，即Q=W，因为电功W=UIt，根据U=IR，所以Q=W=UIt= 。可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。 4. 电功与电热 （1）电功与电热的区别 电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗 的多少，或表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为 的那一部分。两者表示的意义不同，是两个不同的概念。 （2）电功与电热的联系 ①纯电阻电路（如电炉、电热器、电熨斗等电路） 在该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量等于电流做的功（消耗的电能），即Q=W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt，这些公式都适用于 电路。 ②非纯电阻电路（例如电风扇等） 在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能，电流产生的热量 电流做的功（消耗的电能），即Q＜W。例如：电风扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，只有少部分转化为内能，电热 电功（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 5. 电热的利用 电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体，都由电阻较大的电阻丝制成，工作时消耗的电能几乎全部用来产生热量，有较高的效能。例如，电热壶、电饭煲、电炉子、电暖气等。 6. 电热的危害与防止 （1）电热的危害：由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器；造成电能输送过程中的电能损失。 （2）防止电热危害的方法：给用电器安装散热风扇；安装散热片；安装散热窗。 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$