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电功率

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如同力学的功与功率一样,我们电学的电功也对应着电功率。

王尚老师录制了12段教学视频,供同学们免费学习

电功率视频

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电功率

我们上一节与同学们探讨了《电能和电功》,我们知道电能可通过电能表来测量。可我们会发现,不同的电路中,同一时间段内电能表所消耗的电能是不同的。

与力学中讲到的能量、做功与功率的关系类似,电学也有独特的功率。在这里我们一起学习本节内容《电功率》。

电功率概念引入

观察电能表,常常可以发现,表上铝盘的转动,有时慢悠悠,有时急匆匆。这是为什么?

比如同学们可以观测,在只使用一只节能灯时,铝盘转得慢,而使用电热水壶加热水时,铝盘转得快。

原来,铝盘转动的快慢跟接入电路中的用电器有关。

电器的电功率标注

在日常使用的节能灯上可以看到“220V”和“24W”这类的字样。其中“220V”说的是电压,“24W”就是指节能灯的功率。

分别把一只24W节能灯和一只500W的电吹风机接在同样的电路里,比较电能表铝盘转动的快慢。

结果表明:电吹风机工作时,电能表的铝盘转得快,说明电流做功快。

电功率的概念

电功率是用来描述电流做功快慢的物理量,电功率指的是单位时间内所做的电功。电功率的定义式为:

P=W/t;

其中,P为电功率,W为电功,t为所研究的时间段。

根据电功的定义是W=UIt可知,电功率与电流电压的关系:

P=UI;

其中,P为电功率,U为用电器两端的电压,I为通过用电器的电流。

可根据上述公式,来计算用电器的实际用电功率。

电功率的推导式

电功率的表达式为:P=UI

根据欧姆定律I=U/R,带入电功率表达式可知:P=U2/R

根据欧姆定律推导式U=IR,带入电功率表达式可知:P=I2R

节能灯24W、电吹风机500W,说的就是用电器的电功率。各种不同的用电器,电功率各不相同。任何电器的说明书,都可以看到“电功率”这样的参数。

常用的家用电器中,空调、微波炉、电热水器的电功率比较大,手电筒的电功率比较小。

工农业中使用的用电器功率往往很大,这时就要用更大的单位—千瓦来表示。

千瓦的符号是kW,它跟瓦的关系是1KW=10 W

有时也需要用比瓦小的单位—毫瓦来表示功率。毫瓦的符号是mW,它跟瓦的关系是1W=103mW

农田灌溉时用来带动水泵的电动机,功率大约在几千瓦到几十千瓦之间。大型发电站的发电功率可达100万千瓦以上。发光二极管的功率约为50 mW

常用电器的电功率

家用空调:约1000W    排风扇:约20W

吸尘器:约800W       手电筒:约0.5W

电吹风机:约500W     计算器:约0.5mW

台式计算机:约200W   电子表:约0.01mW

“千瓦时”的来历

在上一节《电能和电功》中,我们介绍了千瓦时(kW·h)这个单位,现在我们探讨其由来。

由功率的定义式P=W/t推导可得:

W=Pt;

实际计算中,我们往往并不会研究国际时间单位1s内的电功,大多数是用小时作为时间单位计算的;大多数用电器的功率也都较大,往往取千瓦为单位。

如果P取的单位是千瓦,而时间取的单位是小时,计算得到的电功的单位,就是千瓦时(kW·h)。

1千瓦时:电功率为1kW的用电器使用1h所消耗的电能。

千瓦时(kW·h)与焦耳(J)都是功率的单位,它们之间的关系,就如同两个不同的速度单位:km/h与m/s之间的关系。

例题

某电视机的电功率是150W,每天使用3h,一个月用电多少千瓦时?(按30天计算)

解:P=150W=0.15kW

t=3h×30=90h

由P=W变形,得W=Pt

1个月内消耗的电能是

W=Pt=0.15kW×90h=13.5kW·h

在这个问题中,如果电功率的单位用瓦、时间的单位用秒,所得电能的单位是什么?能不能换算成千瓦时?

额定电压与额定功率概念引入

同一个用电器工作在不同的电压下,它的电功率总是一样的吗?

取一个标有“36V,25W”的灯泡。把它接在36V的电路中,它正常发光;把它接在24V的电路中,它发光暗淡;把它接在40V的电路中,它发光强烈。

实验表明,在不同的电压下,同一个用电器的电功率不一样大;用电器实际的电功率随着它两端的电压而改变。

既然如此,我们就不能泛泛地说一个用电器的电功率是多大,而要指明电压。

额定电压与额定功率

 

用电器正常工作时,两端的电压是额定电压,此时它的电功率是额定功率。

节能灯上标着“220V,24W”,表示额定电压是220V,额定功率是24W。电熨斗上标着“220V,500W”,表示额定电压是220V,额定功率是500W。

其他用电器的铭牌上也标着额定电压和额定功率。

我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压,只有在额定电压下用电器才能正常工作。

实际情况中,用电器往往不是处于额定电压下,它的电功率不等于额定功率,可以通过关系式P=UI得到其实际功率。

实际电压偏低,用电器的电功率低,不能正常工作。实际电压偏高,有可能损坏用电器。

因此,为使用电器能正常工作,同时要保证其使用寿命,应尽量让用电器在额定电压下工作。

一种彩色灯泡的额定电压是36V,要接在220V的电路中,要串联多少个这种灯泡才行?

电功率的测量

测量电功率,可以使用专用的功率表。但是在初中教学阶段,我们常常是通过测量电压与电流值来间接测量电功率的。

有电功率的表达式P=UI可知,只要测量出用电器两端的电压值与通过用电器的电流值,就能计算出电功率的数值。

电功率例题解析

1、李芳家的电能表上标着“3000revs/kW·h”。她用这个电能表来测量某用电器的功率:她把家中的其他用电器都与电源断开,仅让这个用电器工作,在时间1min内电能表的转盘转了15转。该用电器的功率是多少?

2、某电炉在额定电压220V下的功率为1000W,当实际电压只有额定电压的80%时,若电炉的电阻保持不变,此时电炉的实际功率是多少?

3、某学校共有电灯100盏,都用60W的普通照明灯泡,平均每天用电4h。如果都改用40W的日光灯,不但可以省电,而且比原来更亮了。该校一年(365天)可节约多少度电?

《电功率》基础知识巩固题

1、定义:              。物理意义:              。灯泡的亮度取决于灯泡的              

2、电功率计算公式:P=              。(适用于所有电路),对于纯电阻电路可推导出:P=I2R=U2/R。电功率单位:国际单位:      。常用单位:      

3、额定功率和实际功率:(1)额定电压:              。额定功率:              。P=UI=U2/R,某灯泡上标有“PZ220V-25W”字样分别表示:      ,       ,      。(2)当U      U时,P=P,用电器正常工作(灯泡发光),当U      U时,P<P,用电器不能正常工作(灯光发暗),U      U时,P>P,长期使用影响电器使用寿命(灯光发光强烈)。(3)“1度”的规定:               。P=W/T可使用两套单位:“W、J、s”、“kW、kW·h、h”。

4、伏安法测灯泡的额定功率:原理:                                                。选择和连接实物时须注意:电源:其电压高于灯泡的额定电压,滑动变阻器:接入电路时要变阻,且调到          。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。电压表:并联在灯泡的两端,电流从“+”接线柱流入,“—”接线柱流出。根据:I=P/U或I=U/R选择量程。

5、1度电可供“220V 100W”的电灯正常发光       小时。

6、一盏电阻为12Ω的小灯泡正常工作时的电压为6V,若只有一个8V的电池组,为了使小灯泡正常工作,则需串联一个       Ω的电阻,小灯泡的功率为       W。

7、标有“PZ220-100”的甲灯和“PZ220-15”的乙灯相比较,下列说法正确的是       

A、甲灯的灯丝较细,正常发光时的电流较小

B、甲灯的灯丝较粗,正常发光时的电流较大

C、乙灯的灯丝较细,正常发光的电流较大

D、乙灯的灯丝较粗,正常发光时的电流较小

8、灯L标有“8V 16W”的字样和灯L标有“12V 36W”的字样,两灯串联后,接在电压为U的电路中,要保证两灯不损坏,电压U的最大值是       

9、一只“10V 5W”的甲灯和一只“6V 1.8W”的乙灯串联后接在电路中,两灯均能正常发光,比较它们的实际功率       

10、如果加在定值电阻两端的电压从9V降到6V,通过的电流相应的变化了0.3A,那么该定值电阻消耗的电功率减小了       W。

《电功率》基础知识巩固题答案

1、电流单位时间内所做的功   表示电流做功快慢的物理量   实际功率大小

2、P=UI=W/T   瓦特(W)  千瓦(kW)

3、(1)用电器正常工作时的电压   用电器额定电压下的功率   普通照明   额定电压220V额定功率25W的灯泡    =   <   >     1kW的用电器工作1h消耗的电能

4、P=UI   最大值

5、10

6、4   3

7、B

8、16V

9、甲灯比较大

10、4.5

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