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第十八章 電功率
第一節 電能 電功
一、電能
1、電能的來源
電能的來源 能量轉化過程
電池 干電池 化學能轉化為電能
蓄電池
火力發電 燃料的化學能通過汽輪發電機轉化為電能
各種 水力發電 通過水輪發電機將機械能轉化為電能
發電 風力發電 通過風力發電機將機械能轉化為電能
方式 地熱發電 將地熱能通過發電機將機械能轉化為電能
太陽能發電 通過太陽能電池板等將太陽能轉化為電能
核能發電 將核能轉化為電能
2、電能的利用：用電器是消耗電能的裝置，用電器消耗電能的過程，就是把電能轉化為其他形式能的過程，消耗了多
少電能就得到倒立了多少其他形式的能。
3、電能的單位
（1）國際單位： ，符號： （2）常用單位： ，符號：
（3）換算關系：
二、電能的計算
1、電能的計量工具—電能表， 也叫電度表，是計量用電器在一段時間內消耗電能多少的儀器。
2、電能表的讀數：如：讀作： 2 8 1 8 7 （注意：電能表計數器中最后一個數字是 部分）
3、電能表上所標參數的含義
（1）“220V”—該電能表的 。
（2）“10（20）A”—該電能表平時允許流過的 ，短時間里可允許通過的最大電流為 20A。
（3）“50Hz”—該電能表必須接到 的交流電路中使用。
（4）“3000r/（kW·h）”—每消耗 的電能，這個電能表的轉盤要轉過 。
4、電能表的計算
（1）計算電能：方法一：示數差法，W=月末示數-月初示數= kW·h 1kW·h=3.6×106J
方法二：公式法，W n r kW h n—轉數（r） N—轉速或參數（r/（kW·h））
N r / kW h
P W kW h（2）計算電功率： kW P—電功率（kW） W—電能（kW·h） t—時間（h） 1kW=1000W
t h
（3）電路允許通過最大總電功率：P=UI U 為 220V，I 取最大電流，如：10（20）A，I=20A，則 P=UI=220V×20A=4400W
5、節能的意義
（1）1kW·h 的作用：a、洗衣機工作約 2.7h b、電車行駛約 0.85km c、灌溉農田約 330m2 d、采掘煤約 100kg
（2）節能用電及相關措施：從生活中的點滴做起，如隨手關燈，電視機、電腦等關機后拔下電源插頭、盡量使用高亮
度、耗電少的節能燈具。
三、電功
1、電功的概念
（1）定義：當電能轉化為其他形式的能時，我們就說 ，用 表示。
（2）實質：電流做功的過程就是 轉化為 的過程，電流做了多少功，就有多少電能轉化為其他形
式的能，就消耗了多少電能。
如：電動機工作時，我們可以說電能轉化成了機械能，也可以說電流做功使電動機能夠對外輸出機械能。
2、電流做功多少的影響因素：電流做功的多少跟 、 、 都有關。加在用電器
上的電壓越高、通過的電流越大、通電時間越長，電流做功越多。
3、電功的計算
（1）電功的計算公式： ，U—電路兩端電壓，I—通過該電流的電流，t—通電時間，W—電功。
（2）應用公式應注意：a、同體性——W、U、I、t 必須是同一個導體上的四個物理量；同時性——W、U、I、t 必須
是同一時間 t 內同一段電路中的三個物理量。
（3）單位： ，簡稱焦（J），
4、電功的推導公式： 、 （兩推導公式只適用于純電阻電路）
5、在串聯電路和并聯電路中電功特點及分配關系
串聯電路 并聯電路
特點 電流所做的總功等于各部分用電 電流所做的總功等于各部分用電器
器電流所做功之和，即（ ） 電流所做功之和，即（ ）
分配關系 電流通過各電阻所做的功與其電 電流通過各電阻所做的功與其電阻
阻成正比，即（ ） 成反比，即（ ）
第二節 電功率
一、電功率
1、比較電流做功快慢的三種方法
（1）相同時間，比較電功的多少，電功越多，表示 ；
（2）電功相同，比較所用時間，用的時間越短，表示 ；
（3）在物理學中，用電功率表示 ，電功率越大，表示電流做功越快。
2、國際單位： ，符號： ；常用單位： 、 單位換算：
3、電功率的定義： 。
4、部分用電器的電功率
家用空調 約（ ） 液晶電視機 約（ ）
電吹風機 約（ ） 計算器 約（ ）
排風扇 約（ ） 手電筒 約（ ）
5、電功率的計算
（1）定義式： ，P—功率（W），W—功（J），t—時間（s）
定義式中各符號的意義及單位如下
符號 意義 單位
W 消耗的電能 焦耳（J）
t 所用的時間 秒（s）
P 用電器的電功率 瓦特（W）
（2）計算式：
公式中各符號的意義及單位如下
符號 意義 單位
I 電流 A
U 電壓 V
P 電功率 W
（3）推導式： ，
6、電功與電功率的區別及聯系
電功 電功率
區 意義 表示消耗電能的多少 表示電流做功的快慢
別 定義 電能轉化為其他形式的能的過程或電流做功的過程 電功與時間之比
單位 J、kW·h W、kW、mW
聯系 由（ ）的變形（ ）可知，電功由電功率和電流做功的時間共同決定
二、額定電壓 額定功率
1、額定功率和實際功率及相關物理量
定義 說明
額定電壓 用電器正常工作時的電壓 用電器上標明的電壓值就是額定電壓 U 額
額定電流 用電器正常工作時的電流 用電器上標明的電流值就是額定電壓 I 額
額定功率 用電器在額定電壓下工作時的電功率 用電器上標明的功率值就是額定電壓 P 額
實際電壓 用電器實際工作時的電壓 可能與額定電壓相等，也可能不相等，用 U 實表示
實際功率 用電器實際工作時的電功率 可能與額定功率相等，也可能不相等，用 P 實表示
如：“220V 110W”表示：額定電壓是 220V，額定功率是 110W
可以得出的結果是：額定電流： ，電阻： 。
2、額定功率與實際功率的區別與聯系
額定功率 實際功率
區 概念 用電器在額定電壓下工作時的電功率 用電器在實際電壓下工作時的電功率
別 是否變化 是確定的、唯一的，不隨實際工作電 是不確定的，隨用電器兩端所加電壓
壓的改變而改變 的改變而改變
U 實=U 額，P 實=P 額，用電器正常工作；
聯系 U 實>U 額，P 實>P 額，用電器不正常工作，有可能損壞用電器；
U 實3、用電器實際功率的計算思路
U 2額 U
2
額 U
2
思路 1： P R P 實額 R P 實額 R
U 2 U 2 U 2 U 2 U
思路 2： P 實 P額
額 P ：P 實 ： 額額 P實 （
實）2P
實 R R 實 R R U 額額
4、串聯電路和并聯電路中電學公式匯總
串聯電路 并聯電路
電流
電壓
電阻
歐姆定律
分配關系 串聯分壓： 并聯分流：
電功
電能表的計算
電功率
焦耳定律 （純電阻電路 Q=W，非純電阻電路 Q≠W，W=Q+W 機）
電功率的分配
第三節 測量小燈泡的電功率
一、伏安法測量小燈泡的電功率
1、實驗目的：學習用電壓表和電流表測量小燈泡的額定功率和實際功率，并加以比較。
2、實驗原理：根據電功率公式： ，用電壓表測出小燈泡
兩端的電壓，用電流表測出通過小燈泡的電流。
3、實驗器材：電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、小燈泡、開關、導線若干。
4、設計并進行實驗
（1）連接電路時，開關處于斷開狀態，滑動變阻器的滑片置于 ；
（2）檢查電路無誤后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓等于 ，記錄電壓表和電流
表的示數，觀察并記錄小燈泡的發光情況；
（3）調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓 小燈泡的額定電壓，記錄電壓表與電流表的示數，觀察并記
錄小燈泡的發光情況；
（4）調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的 1.2 倍，記錄電壓表與電流表的示數，觀察并記錄
小燈泡的發光情況；
（5）整理好實驗器材并用公式 計算出小燈泡的額定功率和實際功率。
5、分析與論證
（1）小燈泡兩端的實際電壓越高，小燈泡的實際功率 ，燈泡發光 。小燈泡的亮度直接由它的 決定；
（2）小燈泡兩端的實際電壓只有在 額定電壓時，才處于安全使用狀態；
（3）小燈泡的實際功率有 ，額定功率只有 。
6、實驗結論
（1）當實際電壓等于額定電壓時，小燈泡的實際功率 額定功率，小燈泡 ；
（2）當實際電壓低于額定電壓時，小燈泡的實際功率 額定功率，小燈泡 ；
（3）當實際電壓高于額定電壓時，小燈泡的實際功率 額定功率，小燈泡 。
7、注意事項
（1）電源電壓應高于小燈泡的額定電壓，滑動變阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡的正常工作電流，滑動變阻器
的最大阻值應與小燈泡的電阻差不多，這樣會使滑動變阻器的調壓效果明顯；
（2）連接電路時，電壓表的量程要參照小燈泡的額定電壓來選擇，如：小燈泡的額定電壓 2.5V，則選 0~3V 的量程，
電流表的量程根據燈泡的額定電流來選擇，一般小燈泡（1.2V~3.8V）的額定電流都小于 0.6A；
（3）連接電路時，開關要斷開，防止由于電路連接錯誤而發生短路，損壞電流表；
（4）閉合開關前，要講滑動變阻器的滑片置于連入電路中的阻值最大位置，以防止電路中電流過大，起保護電路作用；
（5）調節小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時要注意緩慢調節滑動變阻器的滑片，實際電壓不能超過額定電壓的 1.2 倍，
同時通電時間不能過長，否則容易燒壞小燈泡。
二、試驗中電路故障的分析
故障 現象 故障原因
閉合開關，燈泡不亮，電壓表、電流表有示數 （1） ；
（2） ；
燈泡 閉合開關，燈泡不亮，電流表、電壓表無示數 （1） ；
不亮 （2） ；（3） ；
閉合開關，燈泡不亮，電流表幾乎無示數，電壓表 （1） ；
指針明顯偏轉 （2） ；
電流表與電壓表的指針向沒有刻度的方向偏轉 ；
電表 電流表與電壓表的指針偏轉角度很小 （1） ；
問題 （2） ；
電表的指針超過最大刻度 （1） ；（2） ；
滑動變阻器的滑片滑動時，電表示數及燈泡的亮度 滑動變阻器連接錯誤，沒有遵循“ ”
無變化 的連接原則，使滑動變阻器連成了定值電阻
滑 動 無論怎么調節滑動變阻器，電壓表示數總小于燈泡 ；
變 阻 的額定電壓
器 問 無論怎樣調節滑動變阻器，電壓表示數總大于燈泡 （1） ；
題 的額定電壓 （2） ；
閉合開關瞬間，燈泡發出強光后立即熄滅，電流表 燈泡兩端電壓過高，滑動變阻器的滑片沒有
指針偏轉后又回到零刻度線處，電壓表仍有示數 置于阻值最大位置
第四節 焦耳定律
一、電流的熱效應
1、定義：電流通過導體時電能轉化成內能，這種現象叫做電流的熱效應。 如：電流流過燈絲時，燈泡發光、發熱；
電褥子通電后會發熱……
2、電熱器：電烙鐵、電熨斗、電爐子、電飯鍋、電暖器、電烤箱、電熱水器等。
二、電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關
1、探究電流產生的熱量與電阻的關系
結論：通過導體的電流和通電時間一定時， ；
2、探究電流產生的熱量與電流的關系
結論：通過導體的電阻和通電時間一定時， ；
3、探究電流產生的熱量與通電時間的關系
結論：通過導體的電流和電阻一定時，通電時間越長，產生的熱量越多。
三、焦耳定律
1、內容： 。
2、公式： 各符號意義：Q—熱量（焦耳 J），I—電流（安培 A），R—電阻（歐姆
Ω），t—時間（s）
3、焦耳定律的推導：電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能，而沒有轉化為其他形式
的能量，電流產生的熱量 Q 就等于消耗的電能（或電功）W，即 。再根據歐姆定律
變形式 得 。
4、（1）純電阻電路：產生的熱量等于消耗的電能，Q=W；（2）非純電阻電路：消耗的電能
等于產生的機械能與熱量之和，Q≠W；W=Q+W 機。
5、焦耳定律計算
例題、一根 60Ω的電阻絲接在 36V 的電源兩端，在 5min 內共產生多少熱量？
四、電熱的利用和防止
1、電熱的利用
家中的電熱水器、電飯鍋、電熨斗，養雞場的電熱孵化器等都是利用電能轉化為內能來工作的。
2、電熱的防止
電視機、計算機、電動機等用電器工作時，不可避免地發熱，既浪費能源又使導線溫度升高，溫度超過絕緣材料的耐
熱溫度后，絕緣材料會迅速老化，造成短路燒毀用電器，這就需要散熱。
采用設置散熱孔、散熱片或在發熱體部分安裝電風扇等方法散熱。