第12讲 电功 电功率 高中物理选修3-1

知识点总结

一、电功

电功、电功率、电热是本章书的重要概念，也是学生学习的难点，教学过程中必须给以足够的重视。

1. 复习电场力做功：

W=Uq，U为电场中两点间电势差，在电路中即为导体两端电压，q为电量，电路中为流过导体截面电量。

 

2. 电功：

电流做的功简称电功。导体两端加上电压，导体内建立电场，在电场力作用下自由电子定向移动，形成电流，电场力做功，又说成电流做功。

W=UIt，电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端电压、电路中的电流强度和通电时间成正比。

 

3.电流做功，把电能转化为其它形式的能

(1)电流通过纯电阻（电灯，电炉子等）电路做功，把电能转化为内能。

(2)电流通过电解液做功，把电能转化为化学能。

(3)电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能。

 

二、电功率

1.定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率，用p表示电功率则，p的单位：瓦特W，U：伏特V   I：安培A。

 

2.物理意义：

电功率表示电流做功的快慢，亦为单位时间电流做的功。灯越亮电功率越大。

 

3.额定电压：

用电器安全正常工作的最大电压。日常照明灯泡额定电均为220V，机床上用的灯泡额定电压为36V。

额定功率：用电器安全正常工作的最大功率。照明灯泡上标有220V 60W，60W即为额定电功率。额定电功率是根据用电器自身结构而决定的。

 

4.注意区别额定功率和实际功率。

实验：把“220V 30W”和“220V 100W”的灯泡并联在220V电路上和串联后接入220V电路上，观察灯泡发光情况，并接在220V电路上时，两个灯的电压都是额定电压，电功率均为额定功率，100W的灯比30W的灯亮很多，串联后接在220V电路上，观察到的现象是两个灯都不如并联时亮，且30W灯比100W灯亮，由此可知：

①两个灯的电功率都不是额定功率，都小于额定功率，应称为实际消耗功率

②额定功率大的灯实际消耗功率不一定大，应由灯两端实际电压和流过灯的实际电流决定。

三、焦耳定律

1.定义：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比

即：Q=I²Rt

单位：Q：焦耳J   I：安培A  R：欧姆Ω    t秒s

 

1. 纯电阻电路

电路中只含有纯电阻元件，电动W=UIt=Q

∵U=IR∴Q=I²Rt=，注意：此关系只适用纯电阻电路。

电流通过纯电阻电路做功，把电能转化为内能，而产生热量，电功又称为电热。

3.含有电动机的电路，不是纯电阻电路。电功W=UIt

电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，绝大部分转化为机械能。

电动机线圈有电阻R，电流通过而产生热，Q=I²Rt不等于UIt，而只是UIt的一部分。原因是对于非纯电阻U≠IR且U>IR。

转化为机械能部分：UIt－I²Rt=转化的机械能 即电动机输出的机械能。

实际需要更多的是：发热功率：I²R  转化为机械能功率UI－I²R，目前是我们计算电动输出机械功率的唯一方法。

 

4.含有电解液的电路：电流做功把电能转化为化学能

电流做功可把电能转化为内能、机械能、化学能等，只有把电能转化为内能的电功叫电热，转化其它形式能均不能称为电热。

 

【课余思考】

1.写出在纯电阻电路中计算电功、电功率的公式。写出发热功率公式。

2.焦耳定律计算的Q，就是电功对吗？为什么？

3.电动机输出的机械功、机械功率如何计算？