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正文:
说明1 本知识点是重点。
说明2 本知识点是难点。
说明3 知道电功率的概念、公式和单位,掌握有关电功率的计算。
说明4 本知识点的预备知识点是电功。
说明5 本知识点主要讲述电功率的概念、公式和单位,它是研究电学重要的知识点。
核心知识
规则1:电功率的作用
为了表示电流做功的快慢,物理学中引入了电功率的概念。
规则2:电功率的概念
电流在单位时间内所做的功叫做电功率。
规则3:电功率的推导
电功率用P来表示,P=W/t,而W=UIt,所以P=UI
上式表明,电功率等于电压与电流的乘积。
规则4:电功率的单位
在上式中,电压U的单位要用伏特,电流I的单位要用安培,这样,电功率P的单位就是我们在前面学过的瓦特。
电功率的单位还有千瓦,1千瓦=1000瓦。
规则5:电功的又一单位
由电功率的单位千瓦,可以引出一个电功的单位,叫做千瓦时。千瓦时也就是前一节提到的“度”。不过“度”是日常的说法,今的我们一律用千瓦时。
1千瓦时=1000瓦×300秒=3.6×106焦
典型例题
例1 接在220V电路中的一个灯泡,通电10min灯丝消耗的能量为6600J,则该灯的电功率为多大?通过该灯的电流为多大?
解析 可直接由定义式求解,注意单位。
解:t=10min=60Os P= W=11W
∵ P=UI
∴ I=
A=0.05A
答:该灯的电功率为 11瓦,通过该灯的电流为 O.O5A
例2 如下左图所示电路中, R1=R2=R3,AB间的电压为U,则它们两端的电压之比 U1: U2: U3= ,通过它们的电流之比 I1: I2: I3= ,它们的功率之比P1: P2 : P3 = 。
解析 三个电阻阻值相同,可以将电路图等效为如上右图所示电路。R并是R1与R2的并联电阻,R并=
,根据串联电路分压原理,U
:U
=1:2。根据干路电流是各支路电流之和,I
=I
+I
,
,所以电流之比 I1:I2:I3= 1:1:2。又根据 P=I2R可知它们的功率之比P
: P。: P3=1:1:4。
例3 如图电路中电源电压为U0,电流表示数为IO,现改变电源电压,使其变为原来的3倍,同时移动滑片使电流表示数变为原来的1/2,则灯消耗的电功率变为原来的( )
A.
倍 B.
倍 C .
倍 D.
倍
解析 由于是串联,电流表示数变化就是灯的电流变化.即 I=
I0,灯电阻不变,由P=I2R可得灯的功率为原来的
倍。故选C。
例4 一盏电灯连在电压是220伏的电路中,灯泡中通过的电流是68毫安,这个灯泡的电功 率是多少瓦?一个月总共通电100小时,电流所做的功是多少焦,多少千瓦时?
解:灯泡的电功率为P=UI=220伏×0.068安=15瓦。
W=Pt=15瓦×3.6×105秒=5.4×106焦
或者W=Pt=0.015千瓦×100时=1.5千瓦时。
例5 “PZ220-25”的灯泡,接在220伏的电路中,通过灯泡的电流有多大?这时灯泡的电阻有多大?“PZ220-60”的灯泡呢?
解:对“PZ220-25”的灯泡:
电流 I=P/U=25瓦、220伏=0.11安。
电阻 R=U/I=220伏、0.11安=2000欧。
对“PZ220-60”的灯泡:
电流 I=P/U=60瓦、220伏=0.27安。
电阻 R=U/I=20伏/0.27安=815欧
我们看到,额定电压相同的灯泡,额定功率大的,电阻小。这是因为,在相同的额定电压下,电阻小的灯泡通过的电流大(根据欧姆定律),因此它的额定功率大(根据电功率的公式)。
例6 “PZ220-25”的灯泡,接在210伏的电路中,实际发出的功率是多大?接在230伏的 电路中,实际发出的功率又是多大?
灯泡接在210伏、 220伏、230伏的电路中,可以认为灯丝的电阻R没有改变。根据欧姆定律知道,加在灯泡上的电压增高(降低)时,通过灯泡的电流增大(减小);根据电功率的公式知道,灯泡实际发出的功率将增大(减小)。下面我们根据这个思路作定量计算。
解:“PZ220-25”的灯泡接在210伏的电路中:电流I1=U1/R=210伏/2000欧=0.105安。
功率P1=U1I1=210伏×0.105安=22.1瓦。
PZ220-25”的灯泡接在230伏的电路中:电流I2=U2/R=230伏/2000欧=0.115安。
功率P2=U2I2=230伏×0.115安≈26.5瓦。
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