高中物理課件：第五節(jié)《電功和電功率》（人教版選修3-1）

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歡迎進入物理課堂 第五節(jié)電功和電功率 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第五節(jié) 課前自主學(xué)案 目標(biāo)概覽 目標(biāo)概覽 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解電功的概念 知道電功是指電場力對自由電荷所做的功 掌握電功的公式 能利用公式進行有關(guān)的計算 2 理解電功率的概念和公式 能用公式進行有關(guān)的計算 3 知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系 4 知道電場力對自由電荷做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程 重點難點 1 電功 電功率和熱功率的概念的理解及有關(guān)計算 2 電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系 電功和電熱的聯(lián)系和區(qū)別 課前自主學(xué)案 一 電功1 定義 在電路中 導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動而形成 此過程中電場力對自由電荷做功 在一段電路中電場力所做的功 就是我們常說的電流做的功 簡稱電功 2 公式 W 3 單位 符號 電流 UIt 焦耳 J 二 電功率1 定義 電流所做的功跟完成這些功所用時間的 叫做電功率 2 公式 P 3 單位 符號 三 焦耳定律1 內(nèi)容 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 跟電流的 導(dǎo)體的電阻和通電時間成 2 公式 Q 比值 瓦 W 平方 正比 I2Rt 四 熱功率1 定義 單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率稱為熱功率 2 公式 P I2R 五 電功和電熱的關(guān)系在純電阻電路中電功 電熱 在非純電阻電路中電功 電熱 等于 大于 核心要點突破 一 電流做功的實質(zhì)圖14 5 1導(dǎo)體中要有電流 兩端必須加一定電壓 如圖14 5 1所示 設(shè)電壓為U時電流為I 則在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體任一截面的電荷量q It 所以電場力做功W qU UIt 電場力做正功對應(yīng)電勢能減少 所以W UIt的意義為消耗電能的值 也就是說 電流通過用電器做功的過程 實際上是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程 如圖14 5 2所示 表示了電流做功時的能量轉(zhuǎn)化情況 圖14 5 2 二 純電阻電路與非純電阻電路中的電功和電熱 特別提醒 1 首先分清研究的電路是純電阻電路還是非純電阻電路 找出能量轉(zhuǎn)化的途徑 即通過電流做功把電能轉(zhuǎn)化成了哪幾種能量 2 不論是哪種電路 電功UIt 電熱I2Rt都是對的 只不過在純電阻電路中可以用歐姆定律變形使用 在非純電阻電路中歐姆定律不適用 不能變形使用 三 額定功率與實際功率額定功率是指用電器在正常工作時的功率 當(dāng)用電器兩端的電壓達到額定電壓或電流達到額定電流時 用電器消耗的功率達到額定功率 P額 I額 U額三個有一個達到額定值 則另外兩個也為額定值 用電器在實際使用時 若加在它上面的實際電壓不等于額定電壓 那么它消耗的實際功率就不等于額定功率 特別提醒 1 負(fù)載 負(fù)荷 是對用電器功率特征的一種習(xí)慣稱謂 通常說 負(fù)載 或 負(fù)荷 大 是指用電器的功率大 并不是用電器的 電阻 大 2 為了保證用電器的安全 實際功率 電壓 是不能大于額定功率 電壓 的 3 純電阻元件正常工作時的電阻 額定電阻 一般要大于不工作時的電阻 工作時要發(fā)熱 溫度高電阻率大 課堂互動講練 不考慮溫度對電阻的影響 對一個 220V 40W 的燈泡 下列說法正確的是 A 接在110V的電路上時的功率為20WB 接在110V的電路上時的功率為10WC 接在440V的電路上時的功率為160WD 接在220V的電路上時的功率為40W 答案 BD 點評 在不考慮溫度對電阻的影響情況下 用電器的阻值是不變的 這常是題中隱含條件 變式訓(xùn)練1一盞電燈直接接在電壓恒定的電源上 其功率是100W 若將這盞燈先接一段很長的導(dǎo)線后 再接在同一電源上 此時導(dǎo)線損失的電功率是9W 那么此電燈的實際功率將 A 等于91WB 小于91WC 大于91WD 無法確定 額定電壓均為220V的白熾燈L1和L2的U I特性曲線如圖14 5 3甲所示 現(xiàn)將和L2完全相同的L3與L1和L2一起按如圖乙所示電路接入220V電路中 則下列說法正確的是 圖14 5 3 A L2的額定功率為99WB L2的實際功率為17WC L2的實際功率比L3的實際功率小17WD L2的實際功率比L3的實際功率小82W 解析 由L2的伏安特性曲線可得 在額定電壓220V時的電流為0 45A 則L2的額定功率為P額 U額I額 99W 所以選項A正確 圖示電路為L1和L2串聯(lián)再與L3并聯(lián) 所以L1和L2串聯(lián)后兩端的總電壓為220V 那么流過L1和L2的電流及兩燈的電壓滿足I1 I2 U1 U2 220V 由于L1和L2的U I圖線可知 I1 I2 0 25A U1 152V U2 68V 故燈L2的實際功率P2 I2U2 17W 故選項B正確 由于L3兩端的電壓為220V 故P3 P額 99W 則P3 P2 82W 故選項C錯D對 所以正確選項為A B D 答案 ABD 變式訓(xùn)練2圖14 5 4如圖14 5 4所示電路中 三個相同的燈泡額定功率都是40W 在不損壞燈泡的情況下 這三個燈泡消耗的總功率最大不應(yīng)超過 A 40WB 60WC 80WD 120W 一臺電風(fēng)扇的額定功率為60W 內(nèi)電阻為2 把它接在220V的電壓下正常運轉(zhuǎn) 求 1 電風(fēng)扇正常運轉(zhuǎn)時 通過它的電流多大 每秒鐘有多少電能轉(zhuǎn)化為機械能 2 若接上電源后 電風(fēng)扇因故不能轉(zhuǎn)動 這時通過它的電流多大 電風(fēng)扇實際消耗的電功率多大 此時會發(fā)生什么問題 答案 1 0 27A59 85J 2 110A24200W電風(fēng)扇被燒壞 點評 1 解決電動機問題注意分兩種情況 當(dāng)電動機正常工作時 要分別搞清電動機的總功率 輸出功率和熱功率 當(dāng)電動機因故障或其他原因不轉(zhuǎn)動時 相當(dāng)于一個純電阻電路 2 電動機是非純電阻電路 要注意區(qū)分電功率和電熱功率 電功率用P總 UI計算 熱功率P熱 I2R 機械功率P機 P總 P熱 變式訓(xùn)練3圖14 5 5如圖14 5 5所示 用直流電動機提升重物 重物的質(zhì)量等于50kg 電源提供的電壓等于110V 不計各處摩擦 當(dāng)電動機以v 0 90m s的恒定速度向上提升重物時 電路中的電流是5A 則電動機線圈的內(nèi)阻多大 g取10m s2 解析 欲求線圈的電阻 據(jù)Pr I2r 只要求出Pr即可 欲求Pr 據(jù)P入 P出 Pr 只要求出P入和P出即可 又知P入 IU P出 Fv F mg 所以有 P出 Fv mgv 50 10 0 90W 450WP入 IU 5 110W 550W所以 Pr P入 P出 550 450 W 100W據(jù)Pr I2r 有r Pr I2 100 25 4 答案 4 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全