【正文】 物理專題復習 電功和電熱 【教學內(nèi)容與目的要求】 目的要求： 知道電功及其單位，掌握電功的公式，知道電能表是測量電功的儀表 掌握電功率的概念，理解額定功率 理解焦耳定律，知道電熱器的原理 會測小燈泡的電功率 【知識重點與學習難點】 理解電功的概念 理解電功率的概念，掌握電功率的計算公式 理解額定功率和實際功率的概念 理解焦耳定律及有關(guān)計算 【方法指導與教材延伸】 怎樣理解電功這個物理量 電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其它形式能，如：內(nèi)能、機械能和化學能等的過程。 電功的計算 公式 W=UIt 是電功的基本計算公式，適用于任何電路。根據(jù) W=Pt，也可以計算電功，但是，根據(jù) I=U/R 推出的電功的兩個計算公式： RtIW 2? 和 tRUW 2? 只適用于計算將電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的用電器的電功。 電功的單位是焦耳，常用的電功單位是千瓦時（度）。 1千瓦時 = ? 焦耳 怎樣理解電功率這一物理量 電功和電功率是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個物理量。電功率表示電流做功的快慢，即電流在單位時間內(nèi)做的功。公 式 P=UI是計算電功率的基本公式。另兩個公式 P=I2R， P=U2/R，這兩個公式是根據(jù) P=UI結(jié)合歐姆定律 I=U/R推出的，僅適用于將電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的用電器或電路。 額定功率和實際功率 用電器上標出的正常工作時，應接到的電壓叫做額定電壓。用電器在額定電壓下工作（正常工作）時的功率稱為額定功率。例如“ 220V、 100W”表示這個用電器接在額定電壓 220V下工作時，發(fā)揮的功率是 100W。 實際功率是指用電器某一電壓下工作時的功率，它隨用電器的工作條件的變化而變化，當實際加在用電器兩端的電壓為額定電壓時， 實際功率就等于額定功率。當加在用電器兩端的電壓小于或大于額定電壓時，實際功率就小于或大于額定功率，一般情況下這是不允許的，使用用電器時，必須使加在用電器兩端電壓等于或接近于額定電壓，這樣用電器才不至于損壞。 焦耳定律 焦耳通過大量實驗精確地確定了電流產(chǎn)生熱量跟電流強度、電阻和時間的關(guān)系：電流通過導體產(chǎn)生的熱量，跟電流強度的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。即： Q=I2Rt。它適用于任何用電器熱量的計算。 在僅有電流熱效應存在的電路中，電能全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，而沒有轉(zhuǎn)化為其他形式的能，這時 電流產(chǎn)生的熱量等于電流所做的功。即 Q=W。再根據(jù) W=UIt和 U=IR可推導得出 Q=I2Rt。焦耳定律的公式也可以表述為 tRUQ 2? ，用它解決某些問題比較方便，但必須注意它適用于只存在電流熱效應的電路中。 【例題選講】 例 燈泡 L1和 L2串聯(lián)在電路中， L1的電阻比 L2大，在相等的時間里，電流做的（ ） A、 L1燈做的功多 B、 L2燈做的功多 C、兩燈一樣多 D、無法確定 解： 兩燈串聯(lián)，通過兩燈的電流相同，時間也相等，由 W=UIt和 U=IR得 W=I2Rt可知電 功與電阻成正比，而 L1的電阻大于 L2的電阻，所以電流通過 L1做功多，本題應選 A。 例 把“ 12V、 8W”的電燈接到 9V的電路中，它的實際功率為多大？ 解： WVRUPWVPURRUP18)9(188)12(22222???????????實實? 例 現(xiàn)有甲、乙、丙三盞燈，分別標有“ 220V、 40W”、“ 110V、 40W”、“ 36V、 40W”的字樣，它們均在額定電壓下工作，比較它們的亮度，哪一盞燈最亮。 答： 三盞燈的亮度完全相同，因為它們均在額定電壓下工作，所以它們的實際功率也就是它們的額定功率均為 40W。 例 一臺“ 220V、 1000W”的電爐，想把它改裝后接到 110 伏的電源上，但功率保持不變，以下哪個措施是正確的（ ） A、將電爐絲截掉一半后接入電路 B、將電爐絲截掉四分之三接入電路 C、將電爐絲分成等長的兩段，然后并聯(lián)接入電路 D、將電爐絲截掉四分之一后接入電路 解： 根據(jù)題意要求額實 UU 21?時， P 實 =P 額 。由RUP 2?可知要滿足題設條件，只有改變電阻 R，才能滿足要求。由121212441RURURUP 額額實實 ??? 若 時12 41RR ?， P 實 才能等于 P 額 。所以12 41RR ?是選擇答案的首要依據(jù)，在上述四個答案中可發(fā)現(xiàn)（ B）（ C）均滿足條件，究竟兩個答案誰更合理呢？我們還應該考慮當 U變化后，R 也變時， I 是否變化，對于一個能正常工作的電阻來說，它有一個額定電流，若實際電流超過它允許的額定電流，則它必將燒毀，所以接下來應判定（ B）（ C）中由實際電路中通過的電流大小。對 B： 額額實實實 IIRURURUI 22421122 ?????，而 C選項每根電阻絲上的電流額額 IRUI ?? 12 21/21顯然應排除 B，而選擇 C。 例 標有“ 6V、 3W”的燈 L1和標有“ 6V、 1W”的燈 L2串聯(lián)后接在 12 伏的電源上，求燈 L1的實際功率。 解： ???? 123 )6(212 11 WWPUR 額額 ???? 361 )6(222 22 WVPUR 額額 1L1P = xRU=6V1L L 2VAS 0,943,3413136121122212121???????????PLLUUVUUVUURRUUL 無法工作電路斷路會燒毀串聯(lián)額?? 例 今有“ 6V、 6W”的電燈 L1和“ 6V、 ”的電燈 L2各式各一盞，把它們分別接到電壓 6伏的電源上，要求兩燈具有同樣的亮度，應在哪一盞燈的電路里串聯(lián)一個電阻？阻值為多大？ 解： ∵ U= 伏額額 621 ?? UU ∴若 L L2直接接入 6伏電路上均能正常發(fā)光，即 P1=6瓦， P2=。 今要求兩燈具有相同的亮度，即 L1的實際功率與 L2的額定功率相同： P1=P2= 瓦額 ?P L1的電路中應串聯(lián)一個電阻 RX起分壓作用，如圖所示 ??????66)6(212112WVPURRUPL額額? 歐由分壓原理可得伏伏伏串聯(lián)伏歐瓦6:336112111????????????LXLRRUUURPU? 答： 應給“ 6V、 6W”的電燈串聯(lián)一個 6歐的電阻。 例 如圖所示，兩盞燈 L1和 L2串聯(lián)接入電路 ，合上開關(guān)后兩燈均正常發(fā)光，電壓表和電流表均有示數(shù)，突然兩燈先后熄滅，同時發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變?yōu)榱?，電流表示?shù)先增大后變?yōu)榱?，電路發(fā)生故障的首要原因是（ ） A、 L1斷路 B、 L2斷路 C、 L1短路 D、 L2短路 解： 應選擇 C。 電壓表示數(shù)突然變零，有可能是 L2斷路，也可能是 L1短路。由于題中兩燈是先后熄滅， L2 斷路不會出現(xiàn)這種情況。如果 L1 短路，電路中電流增大，導致 L2的消耗功率過大而燒毀，因而出現(xiàn) L1先熄滅 L2緊接著熄滅的情況，所以本題只有選 C才是正確的。 例 8：如圖所示 ，一個標有“ 6V ， ”字樣的小燈泡 L 和最大阻值為 50? 的滑動變阻器 R串聯(lián)后接在電源電壓 U 恒為 6V 的電路中，設燈泡電阻不變，則下列判斷不正確的是（ ） A．無論如何移動滑片 P，電路中總功率不會超過 2W B．移動滑片 P，電路中總功率最小值為 C．當滑片 P滑到某個位置時， L和 R 的電功率相等 D．當滑片 P由 a 滑向 b 的過程中，燈泡 L的電 功率一直是減小 解 ：電路中小燈泡 L 和滑動變阻器 R 串聯(lián)，電源電壓 U=6V。當變阻器 R的滑片在 a 端時，0aR? ，則此時燈泡兩端電壓為 6V，其功率為 。 ? ?22 6 103 .6LLLVUR PW? ? ? ? 滑片 P在 b 端時，電路總電阻最大，電路中總功率最小，此時 50bR ??。 ? ? 22 6 0 .61 0 5 0LbVUPWRR? ? ?? ? ? ?最 小 當滑片 P 滑至某一位置，使接入電路的電阻 10PLRR? ? ?時，其兩端電壓相等， L和 R 電功率相等。 當滑片 P 由 a 滑向 b 的過程中，電路總電阻逐漸增大，電路中電流逐漸減小，由2LLR I R? 知，燈泡 L的電功率一直是減小。 答： 選 A 。 例 9： 如圖所示，小燈泡 L標有“ 6V ”，滑動變阻器 R 最大值為 10歐，當 滑片 P移到a 端，小燈泡正常發(fā)光。試求： ⑴電源電壓和小燈泡電阻。 ⑵當滑片 P移到 b 端時，閉合 S，你還能求出哪些物理量？ 【 解析 】：這是一道結(jié)論開放的電學綜合題，主要考查學生對電學