内容正文:
第2节 电功率
九年级
初中物理
第6章 电功率
学习目标
1.知道电功率的含义及其单位换算。
2.通过实验探究理解电功率与电压、电流的关系,并能利用P=UI 进行简单的计算。
3.能区分用电器的额定功率与实际功率,能从说明书或铭牌上了解家用电器的额定功率。
4.能运用电功率分析并解决生活中的简单问题。
家庭照明中,15 W的LED灯比7 W的LED灯 亮,这表明相同时间里,15 W的LED灯把较多的电能转化为光能,也就是说,电能的消耗、电流做功有快慢之分。
认识电功率
知识点一
1.情境探究:电流做功的快慢
(1)物理意义:表示消耗电能的快慢或电流做功的快慢。
(2)定义:电功率等于电流所做的功与时间之比。
P =
W
t
W ——焦耳(J)
t —— 秒(s)
P ——瓦特(W)
(3)公式:如果用电器在时间t内电流所做的功为W ,电功率用 P 表示,则
1 W=1 J/s
2.电功率
(4)单位:瓦特,简称瓦,符号是 W。
常用单位:千瓦,符号是kW ; 毫瓦,符号是mW。
单位换算关系:1 kW=103 W、1 W=103 mW。
kW·h 和 kW 是两个不同物理量的单位。千瓦是电功率的单位,千瓦时是电功的单位。
P =
W
t
W = P t
如果 P 和 t 的单位分别用 kW、h,那么它们相乘之后,就得到电能的另一个单位:千瓦时(度)。
变形
3.“千瓦时”的来历
1 kW·h =1 000 W×3 600 s= 3.6×106 W·s= 3.6 × 106 J
1 千瓦时可以看作电功率为 1 kW 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。
某家用空调的电功率是1 000 W,每天使用3 h,一个月用电多少千瓦时?(按30天计算)
解析:P =1 000 W = 1 kW;t = 3 h×30 = 90 h。
一个月内消耗的电能是W = Pt = 1 kW×90h =90 kW·h。
典例
答案:90 kW·h
1.实验探究:电功率与电压、电流的关系
设
计
实
验 取两个不同规格的灯泡 、 ,分别串联和并联在电路中,用电压表和电流表分别测出灯泡两端的电压和通过它们的电流,通过灯泡的亮度来粗略判断灯泡电功率的大小(转换法)
电功率的大小
知识点二
连接方式 串联 并联
电路图 ___ _________
实验现象 L2亮,L1暗;𝑈2>𝑈1 L1亮,L2暗;𝐼1>𝐼2
分析论证 在电流相同时(控制变量),灯泡两端的电压越大,灯泡越亮,其电功率越大 在电压相同时(控制变量),通过灯泡的电流越大,灯泡就越亮,其电功率越大
连接方式 串联 并联
实验结论 通过用电器的电流相同时,用电器两端的电压越大,电功率就越大 用电器两端的电压相同时,通过用电器的电流越大,电功率越大
2.电功率的计算
(1)计算式:根据进一步的研究,可得:电功率等于电压与电流的乘积,即
(2)推导式:,
对于纯电阻电路,由 及欧姆定律 可推导出 ;结合欧姆定律变形式可得 。。。。。。。聊聊,,。。.。。。。。。。
3.电功的计算式
电流在某段电路上所做的功,与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比,即
“ 灯,其发光效能相当于“”的白炽灯。此 灯正常工作时的电流为_____A;正常工作100小时,使用此 灯比白炽灯节约电能____ 。
典例
[解析] 此灯正常工作时的电压 ,功率.由可知,此 灯正常工作时的电流。
白炽灯与此 灯的功率差 ,正常工作 ,节约的电能 。,。,:::‘::’’’:;’’’
额定功率
知识点三
(1)额定电压:用电器正常工作时的电压,用U额表示。
(2)额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率,用P额表示。
(3)额定电流:用电器在额定电压下工作时的电流,用 I额表示。
(4)实际电压、实际功率:实际加在用电器两端的电压叫实际电压(U实);用电器在实际电压下工作时的功率叫实际功率(P实)。
P额 = U额I额 P实 = U实I实
1.相关概念
普通照明灯
此灯的额定电压是220 V
此灯的额定功率是100 W
注意:一个用电器只有一个额定电压和额定功率(唯一);
但可有多个实际电压和相对应的实际功率(不唯一)。
2.比较灯泡的亮度
利用图中实验器材演示小灯泡分别在等于额定电压、高于额定电压、低于高电压时,观察灯泡的亮度有什么不同。
有什么实验现象? 能得到什么结论?
结论:在不同电压下,同一个灯泡的电功率不一样大;
用电器实际的电功率随它两端电压的改变而改变。
当U实 = U额,则 P实 = P额;用电器正常工作
当U实 < U额,则 P实 < P额;用电器不能正常工作
当U实 > U额,则 P实 > P额;可能烧毁用电器
3.额定功率和实际功率的计算
(1)由U额、P额,根据P=可求出用电器的电阻R=。
(2)若用电器电阻不变,则P额=U额I额=,P实=U实I实==I实2R。
(3)阻值不变的用电器的功率之比等于两端电压(或通过电流)的二次方之比,=。
甲、乙两只灯泡分别标有“220 V 40 W”和“220 V 60 W”的字样,并联在 220 V 的电源上,通过灯丝的电流大的是 ______ 灯泡, 灯丝电阻较大的是 ______ 灯泡。 如果两灯泡钨丝长短一样,则钨
丝较粗的是 _____。 使用相同时间,甲、乙两灯泡消
耗的电能之比是 ______。
典例
2 ∶ 3
乙
甲
乙
解析:根据公式P =UI可知 故并联在220 V的电源上时,两灯泡均正常发光,则甲灯泡的电流为I甲= ,乙灯泡的电流为 ,由此判断通过乙灯泡的电流大于通过甲灯泡的电流;根据公式 可知 , ,由此数据可判断甲灯泡电阻大于乙灯泡电阻;根据影响导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积可知,乙灯泡的钨丝较粗;由公式W =Pt可知,在通电时间相同的情况下,两灯泡消耗的电能之比等于其功率之比,即W甲∶W乙=P甲∶P乙=2∶3。
答案:乙 甲 乙 2∶3
课堂小结
电功率
表示消耗电能的快慢
物理意义
计算
推导
P = =UI
U2
R
P =
= I2R
相关概念及其计算
额定电压
额定功率
随堂练习
1. 分析下述说法哪个是正确的( )
A. 用电器消耗电能越多,其电功率越大
B. 用电器只要工作,它的功率就是其铭牌上标的额定值
C. 一个用电器所加电压越高,它的电功率就越大,但一般不能超过额定值
D.两个不同灯泡流过相同电流时额定功率大的一定更亮
C
2.把“220 V 100 W”的甲灯和“220 V 60 W”的乙灯串联在电压为220 V的电路中,则( )
A. 因为甲灯的额定功率较大,所以甲灯较亮
B. 因为通过它们的电流相等,所以一样亮
C. 因为甲灯的电阻较小,所以甲灯较亮
D. 因为乙灯的实际功率较大,所以乙灯较亮
D
3.如图所示电路中,电源电压保持不变,电阻R1与R2的阻值之比为2:1。开关S断开时,R1与R2的电功率之比为_________; 开关S闭合前后,电压表两次的示数之比为_________。
2:1
2:3
4. 一个“220 V 800 W”的电炉,正常工作时电阻丝的电阻有多大?假如电路中的电压降低到200 V,电阻丝的电阻不变,这时电炉实际的电功率有多大?
解:正常工作时的电阻R=U额2/P额=(220 V)2/800 W=60.5 Ω;
电压为220 V时,实际功率P实=U2/R=(200 V)2/60.5 Ω=661 W。
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