我国的家用电器正常工作电流为220V,这个电流称之为用电器的额定电流,在此电流下工作,电器的电功率就叫做额定功率.如:家中的白炽灯上标有“”表示该灯泡的额定电流为220V,额定功率为40W.此灯泡只有在220V的电路中能够正常工作.当把该灯泡接入大于220V的电源上时,它所形成的实际功率都会高于40W;反之,当把该灯泡接入小于220V的电源上时,它所形成的实际电功率都会低于40W;因此,上面提及的“高于220V”“低于220V”的电流都称作用电器的实际电流,对应的功率就叫做实际功率.
对于同一个用家电来说,它的额定电流、额定功率都只有一个,用家电一旦生产下来,其额定电流和额定功率就确定了,是固定不变的,不随外部条件的变化而变化,通常在用电器的标牌上标出.即使用家电两端的电流为零,用家电不工作,它的额定功率也不为零,仍为原先的大小.而一个用家电的实际功率随着实际电流的变化而变化电功率和功率区别求回答,没有固定值,可能小于额定功率,也可能大于额定功率,只有在实际电流刚好等于额定电流时,实际功率才等于额定功率.
通常我们要比较几盏灯泡的亮暗,不能简单看电流、电流的大小.有的朋友觉得流过哪盏灯泡的电压越大,灯泡就越亮;或者觉得,哪盏灯泡两端的电流越大,灯泡就越亮,这些理解都是错误的.灯泡的亮暗取决于它们的实际功率大小,实际功率越大,电灯就越亮,这与灯泡的额定功率无关.
下面,就近几年高考题中有关电功率的常见试题归类剖析,以帮助朋友们加深对额定功率和实际功率的理解.
题型一:考查对额定、实际功率概念的理解
例1如图1所示电路,开关S闭合后,移动滑动变阻器的滑片P,下列各物理量中大小发生改变的是().
A.小灯泡的额定电流
B.小灯泡的额定功率
C.小灯泡的实际功率
D.电源的电流
解析本题粗看起来较简单,当P联通时,电路中总内阻改变,导致电路中的电压改变,灯L两端的电流也变小,根据P=■,电灯的实际功率将变小.而本题所要判定的是额定功率,是固定值.如果不能挺好分辨二者的关系,很可能就坠入出题者所设的圈套之中.
答选C.
例2额定电流相同的甲乙两灯,串联在电路上,甲灯比乙灯亮.下列说法正确的是().
A.甲灯额定功率和实际功率大
B.乙灯额定功率和实际功率大
C.甲灯额定功率小,实际功率大
D.乙灯额定功率小,实际功率大
解析额定电流相同的甲乙两盏灯,串联在电路上时,甲灯比乙灯亮,说明甲灯泡的实际电功率大.根据串联电路的电压相同的原理,结合P=UI可得,甲灯分得的电流大,甲灯泡的阻值大.
再依照用家电内阻与额定功率之间的关系得P额=■,额定电流相同时,甲灯泡的阻值大,其额定电功率小.
答选C.
题型二:考查单个用家电额定、实际功率的估算
例3一个标有“”的灯泡接入某电路,测得通过它的电压是0.15A,则灯泡的实际功率().
A.等于40W
B.等于33W
C.小于33W
D.无法判定
解析这种题目中,额定电流、额定功率因为是用家电的一种理想化的规定,一般不能作为求实际功率的直接根据.一般而言,“额定”与“实际”之间的桥梁是用家电本身,即用家电的阻值,因此解题的思路是“额定”电阻“实际”.
R=■=■=1210(Ω),
P=U实I实=I实2R=0.152×1210=27.225(W).
答选C.
题型三:考查串并联电路中用家电实际功率的比较
例4如图2所示,电路中的电源电流相同且保持不变,所有的灯泡尺寸相同,且不考虑湿度对阻值的影响,闭合开关,以下比较a、b、d三灯实际功率大小的关系式中正确的是().
A.Pa=Pd=PbB.Pa>Pd>Pb
C.Pa=Pd>PbD.Pa
解析本题中提及几盏灯泡尺寸相同,即它们的额定电流、额定功率相同,可知它们的阻值也相同,设为R.又电源电流相等都为U,容易得出Ua=Ud=Ue=U,Ub=Uc=1/2U,再依照P实=■,可比较各盏灯的实际功率大小,Pa=Pd=Pe>Pb=Pc.
答选C.
例5尺寸分别为“3.8V1.9W”和“2.5V1.25W”的甲、乙两只小灯泡,将它们串联后接到6V的电源上,两灯都发光,则().
A.甲灯较亮
B.乙灯较亮
C.两灯一样亮
D.无法判定
解析本题给定了两盏灯泡甲“3.8V1.9W”和乙“2.5V1.25W”,标牌上分别表示的是它们的额定电压值和额定功率值,而将其串联后接到6V的电源上,不能确定它们是否正常工作,因此,要判定谁更亮,不能看铭牌上的数值电功率和功率区别求回答,而要比较它们的实际功率大小.
根据P额=■,容易求出R甲=7.6Ω、
R乙=5Ω;再捉住串联电压相等这一特征,利用公式P实=I实2R,因R甲>R乙,有P甲>P乙,所以,甲灯较亮.
答选A.
题型四:考查用家电额定、实际功率的实验测定
例6小灯泡额定电流为6V,额定功率恐怕在7～12W之间,小佳按如图3甲所示的电路测定灯的功率,所用电流表有0～0.6A、0～3A两挡,电压表有0～3V、0～15V两挡,将它们连入电路时小佳做了正确选择与操作,变阻器滑到某处时两水表示数如图3乙、丙所示,则().
A.小灯泡额定功率为7.5W
B.在5V时小灯泡的功率为7.5W
C.在1V电流下小灯泡功率为7.5W
D.在5V时小灯泡功率为1.5W
解析本题介绍了用伏安法测小灯泡功率的方式.由于电流表、电压表的阻值不确定,导致估算较困难.我们可以抓牢题设条件:额定电流为6V,额定功率恐怕在7～12W之间,可以按照I=P/U确定灯泡额定电压的范围在1.1～2A之间.故电流表选用的阻值是0～3A;可读出电流表的示数为1.5A.由于电压表阻值无法确定,读出示数可能为1V或5V.但都大于其额定电流6V,故灯泡不可能正常工作,额定功率一定不可能是7.5W.那测出的只能是灯泡的实际功率.利用P实=U实I可得出答案.
答选B.
题型五:考查额定、实际功率的综合估算
例7如图4甲所示,当开关S接a时,移动滑动变阻器的滑片P,根据测出的电压、电压值,画出了定值内阻R0的U-I图象;当开关S接b时,同样按照测出的电压、电压值,画出了灯泡L的U-I图象,如图4乙所示.
(1)求定值内阻R0的电阻;
(2)将R0与灯L串联接在6V的电源两端时,求钨丝的实际内阻值;
(3)将R0与灯L并联接入电路并调节电源电流,当R0消耗的电功率为4.9W时,灯L正好正常发光,求灯L的额定电功率.
解析(1)由图象可知,当U0=2V时,I0
=0.2A.(利用其他数据也可)
R0=■=■=10Ω.
(2)当R0与灯L串联接在6V的电源两端时,即UL+U0=6V.
分析图象可知,此时UL=2V,IL=0.4A.
RL=■=■=5Ω.
(3)P=■,
U0′=■=■=7V,
R0与RL并联,且灯正常发光,
UL额=U0′=7V,
由图象可知此时:IL额=0.75A,
故:PL额=UL额IL额=7V×0.75A=5.25W.
通过以上例题的剖析可以看出,用家电的实际电流与实际功率是随电路的变化而变化的,而额定电流与额定功率是不变的,在已知额定电流与额定功率时,可依照公式P额=U额2/R,先求出用电器的电阻大小.不论用家电接入哪些电路,它们的电阻都是一定的(特殊情况下才需考虑钨丝内阻的变化),然后选择适当的公式进行比较,便可得出结论.