在第十一章《简单机械》中,我们早已学过了“功率”,晓得功率是表示做功快慢的数学量。电压做功也有快慢之分,即用家电在工作中消耗电能有快慢之分。明天我们就一起学习高中数学第十五章第二节《电功率》:
1电功率
电功率的公式及单位
定义
在数学学中,电功率是描述电压做功快慢的数学量。
公式
电功率等于电功与时间之比,即表示单位时间内电压所做的功。假如电功用W表示电功和电功率的公式,完成这种功所用的时间用t表示,电功率用P表示,则P=W/t,又由于W=UIt,则:
P=UI
单位
⑴电功W的单位是J,时间t的单位是s,则电功率P的单位是J/s,它还有一个专门的名称:瓦特,简称瓦,符号是W,即
1W=1J/s
⑵“1W的化学意义”,表示电压一秒做功1J。
⑶如果电功W的单位是kW·h,时间t的单位是h,则电功率P的单位就是kW(千瓦)。
1kW=103W
⑷比瓦小的单位是:毫瓦,符号是mW
1W=103mW
“电功率单位”
基本单位:瓦特,简称瓦,符号W
常用单位:千瓦,符号kW;毫瓦,符号mW
额定功率
每种用家电的标牌或说明书上都标出了一些数字,如右图白炽灯泡的标牌,你晓得标牌上“220”和“100”是哪些意思吗?
“220”表示灯泡正常发光时的电流是220V;“100”表示灯泡正常发光时的电功率是100W。
定义
在数学学中,把用家电正常工作时的电流称作额定电流;用家电在额定电流下正常工作时的功率称作额定功率。
注意
⑴不同用家电的额定功率通常不同,虽然是同一类用家电,因为尺寸、型号不同,它们的额定功率也并不相同。
⑵由于电路的实际电流不一定正好等于用家电的额定电流,所以用家电实际消耗的功率不一定等于额定功率。
常见用家电的额定功率
检测小灯泡的电功率
检测小灯泡的额定功率
实验表明
1.在不同的电流下,同一个用家电的电功率不一样大;用家电实际的电功率随着它两端的电流而改变。
2.灯泡的色温是由灯泡的实际电功率决定的。实际功率越大,灯泡越亮;灯泡越亮,实际功率越大;灯泡色温相同,实际电功率相等。
3.在使用各类用家电一定要注意它的额定电流,只有在额定电流下用家电能够正常工作。实际电流过高,用家电的电功率低,不能正常工作。实际电流偏低,有可能受损用家电。
典型例题:如图所示电路,电源电流不变,小灯泡标有“6V3W“字样,闭合开关后,当滑片P移至某一位置时,小灯泡正好正常发光,此时滑动变阻器消耗的功率为P1;当滑片P移至某一端点时,电压表示数为0.3A,电流表示数变化了3V,此时滑动变阻器消耗的功率为P2,且P1:P2=5:6.下述判定正确的是()
A.滑动变阻器的最大电阻为10Ω
B.电路容许消耗的最大功率为4.5W
C.小灯泡正常发光时,滑片P坐落滑动变阻器中点位置
D.滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中,小灯泡消耗的功率变化了0.6W
【分析】(1)由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测滑动变阻器两端的电流,电压表测电路中的电压。按照滑片在某一位置和在一端时滑动变阻器消耗的功率之比,算出电源电流;当滑片P移至某一端点时,电压表示数为0.3A,电压表示数减少,内阻变大,说明滑片在最大电阻处,算出滑动变阻器的最大电阻;(2)按照P=UI和灯泡的额定电压算出电路容许消耗的最大功率;(3)按照欧姆定理和小灯泡正常发光时,算出滑动变阻器的阻值因而确定滑片P的位置;(4)按照P=UI算出小灯泡消耗的功率值以及变化值。
【解答】解:由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测滑动变阻器两端的电流,电压表测电路中的电压。(1)设电源电流为U,当滑片P移至某位置时,小灯泡正好正常发光,且串联电路中电流处处相等,由P=UI可得,此时电路中的电压为:I=IL=PL/UL=3W/6V=0.5A,滑动变阻器消耗的功率为:P1=(U﹣UL)I=(U﹣6V)×0.5A---①
当滑片P移至某一端点时,电压表示数为0.3A,电压表示数减少,说明变阻器接入的内阻变大,此时滑片在最大电阻处;变阻器接入的内阻变大,由串联分压规律可知,变阻器分得的电流变大,所以,电流表示数变化了3V即减小了3V,此时滑动变阻器两端的电流为:U滑=U﹣6V+3V=U﹣3V,
此时滑动变阻器消耗的功率为:P2=U滑I′=(U﹣3V)×0.3A﹣﹣﹣②
已知P1:P2=5:6﹣﹣﹣﹣③
联立①②③解得,电源电流U=9V;则滑动变阻器的最大电阻为:R滑大=U滑/I’=(U-3V)/0.3A=(9V-3V)/0.3A=20Ω,故A错误;
(2)灯泡的额定电压为0.5A,则电路中的最大电压为0.5A,电路容许消耗的最大功率:P大=UI大=9V×0.5A=4.5W,故B正确;
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电流为:U滑′=U﹣6V=9V﹣6V=3V,
此时滑动变阻器的内阻为:R滑′=U’滑/I=3V/0.5A=6Ω,由于滑动变阻器的最大电阻为20Ω,所以此时滑片P不在中点位置,故C错误;
(4)由题意可知,小灯泡正好正常发光,此时滑动变阻器消耗的功率为P1,则此时灯泡消耗的功率PL=P额=3W,滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中,电流表示数变化了3V即减小了3V,由串联电路的电流规律可得,灯泡两端的电流增大了3V,则此时灯泡两端的电流UL′=6V﹣3V=3V,此时灯泡消耗的电功率:PL′=UL′I′=3V×0.3A=0.9W,则灯泡消耗的功率变化了:△P=PL﹣PL′=3W﹣0.9W=2.1W,故D错误。故选:B。
试题重现
习题1:现有L1“6V3W”和L2“6V9W”两只小灯泡,若将两灯串连接入电源电流为12V的电路中电功和电功率的公式,假定灯泡内阻不变。下述说法正确的是()
A.两灯均能正常发光
B.两灯的额定电压相同
C.灯L1可能被毁坏
D.灯L2可能被焚毁
习题2:如图所示,将标有“12V6W”的灯泡L1和“12V3W”的灯泡L2接在12V的电路中,闭合开关,不考虑湿度对钨丝内阻的影响,下述说法中正确的是()
A.电路总功率等于9W
B.电路总功率小于9W
C.灯泡L1和L2一样亮
D.灯泡L2比灯泡L1亮
习题3:某同事设计的具有保温、加热两挡调节功能的电加热器电路如图所示,已知电源电流为220V,电热丝R1的电阻为60Ω,电加热器处于保温挡时的功率为484W,则电热丝R2的电阻为Ω,电加热器处于加热挡时的功率为W.若该朋友选用了熔断电压为5A的熔断器,则你觉得该电加热器在实际使用中会出现的状况是:。
习题4:小科发觉屋内电压力锅的标牌上标有“1100W”字样。他在学习了电能表的相关知识后,想借助屋内的电能表来检测电压力锅的实际电功率,瞧瞧测出的实际电功率和标牌上的功率是否相符。
(1)要检测电压力锅的实际电功率,不仅屋内的电能表,还须要的检测工具是。
(2)如图是小科家上月初和上月底的电能表的表盘,他家上月消耗的电能为
度。
(3)小科家同时工作的家用家电总功率不得超过W。
(4)检测时,他断掉家里其他用家电,只让电压力锅单独工作3min,观察到电能表指示灯闪动了80次,则电压力锅在这段时间内消耗的电能是kW•h,该电压力锅的实际电功率是W.他发觉电压力锅的实际电功率与标牌上标的功率不相符,引起这一现象的缘由可能是。