初中物理电功率公式如何应用(初中物理 电功率)
在第11章《简单机械》中,我们已经学过“功率”,知道功率是表示做功快慢的物理量。电流做功也有快慢之分,即用电器在工作中消耗电能有快慢之分。今天我们就一起学习初中物理第十五章第二节《电功率》:
1电功率
电功率的公式及单位
定义
物理学,电功率是描述电流做功快慢的物理量。
公式
电功率等于电功与时间的比值,即单位时间内电流所做的功。如果使用电动功能W表示,完成这些功所用的时间用t表示,电功率用P表示,则P=W/t,又因为W=UIt,则:
P=UI
单位
电功率W单位为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
“1W的物理意义”,表示电流1秒做功1J。
若电功率W单位为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
比瓦更小的单位是:毫瓦,符号是mW
1W=103mW
“电功率单位”
基本单位:瓦特,简称瓦特,符号W
常用单位:千瓦,符号kW;毫瓦,符号mW
额定功率
每个电器的铭牌或使用说明书上都会标注一些数字,比如如下图的白炽灯泡的铭牌。你知道铭牌上的“220”和“100”是什么意思吗?
“220”表示灯泡正常发光时的电压为220V;“100”表示灯泡正常点亮时的电功率为100W。
定义
物理专业请拨打用电器正常工作时的电压叫做额定电压;用电器在额定电压下正常工作时的功率叫做额定功率。
注意
不同电器的额定功率一般是不同的。即使是同一类型的电器,由于规格型号不同,其额定功率也不同。
由于电路的实际电压不一定完全等于用电器的额定电压,因此用电器的实际消耗功率也不一定等于额定功率。
常见用电器的额定功率
测量小灯泡的电功率
测量小灯泡的额定功率
实验表明
1、不同电压下,同一电器的电功率不一样;用电器的实际功率随其两端电压的变化而变化。
2、灯泡的亮度由灯泡的实际电功率决定。实际功率越大,灯泡越亮;灯泡越亮,实际功率越大;灯泡的亮度相同,实际功率也相同。
3、使用各种电器时,一定要注意其额定电压。电器只有在额定电压下才能正常工作。实际电压低,电器功率低,无法正常工作。实际电压过高,可能损坏电器。
典型例题:如图所示电路,电源电压不变,小灯泡标有“6V3W“字样,闭合开关后,当滑片P移至某一位置时,小灯泡恰好正常发光,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,电流表示数为0.3A,电压表示数变化了3V,此时滑动变阻器消耗的功率为P2,且P1:P2=5:6下列判断正确的是()
A。滑动压敏电阻最大阻值10
B电路允许消耗的最大功率为4.5W
C。当小灯泡正常发光时,滑动件P位于滑动变阻器的中点。
D、当滑动变阻器消耗的功率从P1变化到P2时,小灯泡消耗的功率变化0.6W。
【分析】(1)由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。根据滑片在某一位置和在一端时滑动变阻器消耗的功率之比,算出电源电压;当滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.3A,电流表示数减小,电阻变大,说明滑片在最大阻值处,算出滑动变阻器的最大阻值;(2)根据P=UI和灯泡的额定电流算出电路允许消耗的最大功率;(3)根据欧姆定律和小灯泡正常发光时,算出滑动变阻器的电阻从而确定滑片P的位置;(4)根据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,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)设电源电压为U,当滑片P移至某位置时,小灯泡恰好正常发光,且串联电路中电流处处相等,由P=UI可得,此时电路中的电流为:I=IL=PL/UL=3W/6V=0.5A,滑动变阻器消耗的功率为:P1=(UUL)I=(U6V)0.5A---
当滑块P移动到某一端点时,电流指示数为0.3A,电流指示数减小,表明压敏电阻所接的电阻变大。此时滑块处于最大电阻值;连接到压敏电阻的电阻变大。从串联分压定律可以看出,变阻器分压的电压变大,因此电压表示变化了3V,即增加了3V。此时滑动变阻器两端电压为:Usliding=U_6V+3V=U_3V,
此时滑动变阻器消耗的功率为:P2=U滑动I=(U_3V)0.3A___
已知P1:P2=5:6____
联力求解出电源电压U=9V;则滑动变阻器的最大电阻值为:R滑动大=U滑动/I’=(U-3V)/0.3A=(9V-3V)/0.3A=20,故A错误;
(2)灯泡的额定电流为0.5A,则电路中的最大电流为0.5A,电路允许消耗的最大功率:Pmax=UImax=9V0.5A=4.5W,故B是正确的;
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电压为:U滑动=U_6V=9V_6V=3V,
此时滑动变阻器的电阻为:Rsliding'=U'sliding/I=3V/0.5A=6。由于滑动变阻器的最大电阻为20,此时滑动片P不在中点位置,故C错误;
(4)从题意可以看出,小灯泡恰好能正常发光。此时滑动变阻器消耗的功率为P1。那么此时灯泡消耗的功率为PL=P量=3W。滑动变阻器消耗的功率从P1变为P2。表示数字的电压变化3V,即增加3V。根据串联电路的电压定律,灯泡两端电压下降3V,则灯泡两端电压UL=6V3V=3V,此时灯消耗的电功率灯泡:PL=ULI=3V0.3A=0.9W,则灯泡消耗的功率变化为:P=PLPL=3W0.9W=2.1W,故D错误。故选:B。
考题再现
习题1:现有L1“6V3W”和L2“6V9W”两只小灯泡,若将两灯串联接入电源电压为12V的电路中,假设灯泡电阻不变。下列说法正确的是()
A。两个灯都能正常发光
B两灯额定电流相同
C。灯L1可能烧坏
D.灯L2可能烧坏
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,不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是()
A。电路总功率等于9W
B电路总功率大于9W
C。灯泡L1和L2亮度相同
D.灯泡L2比灯泡L1亮
习题3:某同学设计的具有保温、加热两挡调节功能的电加热器电路如图所示,已知电源电压为220V,电热丝R1的阻值为60,电加热器处于保温挡时的功率为484W,则电热丝R2的阻值为,电加热器处于加热挡时的功率为W若该同学选用了熔断电流为5A的熔丝,则你认为该电加热器在实际使用中会出现的状况是:。
习题4:小科发现家中电压力锅的铭牌上标有“1100W”字样。他在学习了电能表的相关知识后,想利用家中的电能表来测量电压力锅的实际电功率,看看测出的实际电功率和铭牌上的功率是否相符。
(1)要测量电压力锅的实际电功率,除了家里的电能表外,还需要测量工具。
(2)图为小客上月初末的电能表表盘。他家上个月的用电量是
花费。
(3)小客家同时工作的家用电器总功率不得超过W。
(4)测量过程中,他断开了家里的其他电器,只让电压力锅单独工作3分钟。他观察到电能表的指示灯闪烁了80次。此期间电压力锅消耗的电能为kW·h。电压力锅的实际电功率为W,他发现电压力锅的实际电功率与铭牌上标注的功率不符,这可能就是造成这种现象的原因。