第九章B电功电功率.docx
第九章B电功电功率观察日常生活中使用的用电器，我们会发现上面往往会有一个铭牌，告诉我们这个用电器的额定电压、额定功率或额定电流。图9-9是一台复印机，它的背面就标注了它的额定功率和额定电压。有些用电器（如冰箱、空调等）还会标注额定总输入功率、最大总输入功率等项数据。图9-9大家谈找一些用电器的铭牌，说说铭牌上文字的意义。在电路里接上各种用电器，可以把电能转化为各种形式的能。电灯、电热毯、电饭煲，可以把电能转化为内能；洗衣机、电车可以把电能转化成机械能；电解池、电镀装置可以把电能转化为化学能。怎样理解电功？我们已经知道，从一种形式的能转化成另一种形式的能需要通过做功的过程。电能转化成其他形式的能的过程实际上就是电流做功的过程。我们把电流所做的功叫做电功，用它来量度有多少电能转化成其他形式的能。例如，电流通过电炉做了5OOoJ的功，就是有5000J的电能转化为500OJ的内能。电流做功所消耗的电能是由电路中的电源提供的。如果在用电器两端加上电压为U的电源，在时间/内，通过用电器的电流是/,那么电功大小W=UM如果电路中的用电器只是把电能转化为内能，我们把这样的电路称为纯电阻电路，即纯电阻电路上产生的热量0="。根据欧姆定律，又可以知道0=72七。1 .电功电流所做的功叫做电功。电功用田表示，单位是J。W=UIt拓展联想非纯电阻电路在非纯电阻电路中（电路中包含电动机、电解池等），电流做功所消耗的电能除一部分转化为内能外，还要转化为其他形式的能（机械能、化学能等），这时电功就大于电热。这意味着欧姆定律不再适用。什么是电功率?不同的用电器电流做功的快慢不一定相等。电流所做的功与完成这些功所用的时间的比W叫做电功率。电功率用户表示，则p=7O因为W=Uitt所以尸=u/。在纯电阻电路中，P=RR=若oK2 .电功率（electricpower）单位时间内电流所做的功叫做电功率。电功率用尸表示，单位是W。P=Ul在纯电阻电路中，P=FR前面我们提到，在用电器上标注的电压和电功率叫做用电器的额定电压和额定功率，它表示在用电器两端加上额定电压时，用电器正常工作，它的电功率就等于它的额定功率。但是，如果用电器两端的电压不等于额定电压，那么用电器的实际功率就不等于额定功率。例如，一个家用白炽灯泡上标有“220V40W”字样，表示在灯泡两端加上220V电压时，它的电功率是40W。若电压超过220V,电功率将超过40W.灯丝就有被熔断的危险；若电压不到220V,电功率小于40W,灯泡不能正常发光。【示例1】一个接在220V电压的电路中的电炉，正常工作时通过的电流是3A,问：（1）电炉的额定功率是多少？通电4h消耗多少电能？（2）如果接在IlOV的电路中，假设电炉中电阻丝的电阻不变，则电炉的实际功率又是多少？分析：当电炉两端的电压为额定电压时，电炉的实际功率等于额定功率；如果电炉两端的电压低于额定电压，那么电炉的实际功率就会小于额定功率。解答：（1）由于U=220V,=3A,根据电功率公式可以得出电炉的额定功率P=UI=220×3W=660Wo又因通电时间=4h,根据电功公式可以得出%=R=O.66X4kWh=2.64kWh。（2）当电炉两端的电压U=UOV时，实际通过电炉的电流不再是3A,假设电炉的电阻不变，根据欧姆定律可以求得电炉的电阻R=E=怨73.3o再由电功率计算公式得到U'21102P=U'F=卞=KW*165W（小于额定功率）。从上述例题的讨论可以知道，用电器只有在加额定电压的情况下，其电功率才会是额定功率；如果电压发生变化，实际功率就会发生变化。为什么在用电高峰时，家里的灯有时会比平时暗一些？【示例2】在图9-10所示电路中，三只相同的小灯泡规格都是“3V1A,电源电压为6V,电阻H的阻值为3°假设小灯泡电阻不变、S闭合，请计算在下列两种情况下小灯泡Ll和电阻H的实际功率：（1） SI闭合,S2断开；（2）ShS2均闭合。分析：这是一个串联、并联组合电路。S闭合后，由于SbS2任意一个或两个都闭合后，电路的总电阻减小，息电流增大，R两端电压增加，从而导致Ll两端电压减小，L会变暗。解答：（1）小灯泡电阻Q=，=|=3o闭合S后，L与L2并联，它们的总电阻为1.5所以，R和Ll两端的电压之比为2：1, R两端的电压UR=4V,Ll两端的电压S=2V。则UrR242PR=贲=JWQ5.3W,222P=-=VWQI.3W。KJ（2） ShS2都闭合后，LhL2、L3并联后的总电阻为1,所以，R和Ll两端的电压之比为3：1,R两端的电压Uf=4.5V,Ll两端电压Ur=I.5V。则Ur*2452Pr,=-=÷W=6.75W,AJUC152P,=-=-Wpo.75W。在实际生活中，我们经常会发现，在用电高峰时，家里的灯泡会比平常暗一些，产生这种情况的原因和本题非常相似。当并联的用电器越来越多时，总电阻减小，干路输电线电阻（相当于R）中的电流就越大，分去的电压也就越大，从而导致家用电器两端电压降低。大家谈在家里刚开启大功率用电器（如空调、微波炉）时，我们往往会发现家里亮着的灯泡会变暗。这是什么原因呢？节日彩灯的连接是串联的还是并联的？【示例3】如图9-11所示，装饰用的小彩灯常被挂在节日的小树上或商店的门面上。仔细观察发现，这些彩灯珠是串联后接在220V电源上的，每一串足有数十个。奇怪的是当其中有一个或两个灯的灯丝断了，其余灯却仍然亮着。这是为什么呢？图9-11分析：观察灯的结构可以发现，每个灯的灯丝（幻）引线上方均绕有金属电阻丝（及）,其电路如图9-12所示。这样就能解释，为什么一个灯的灯丝断了，其余灯仍能亮的道理了。A>zB/C图9-12解答：图9-12中A、B、C三灯是串联的，但每个灯都有两个并联分路。当下部灯丝断去时，上面的电阻丝仍能导电，因此整个串联电路没有开路，其余各灯仍可以发光。这种电路实际上是既有并联又有串联的组合电路。讨论：现在我们深入地讨论一下，R与色哪个电阻大？当一个灯泡的灯丝断了之后,其余各灯亮度有什么变化？大家知道，用电器的功率P=竽，当电压一定时，R越大,功率越小。在正常情况下,我们希望灯丝的功率大,并联的电阻消耗的功率小,因此应有及以。当某一灯丝断了之后,只有及串联在电路中，电路的总电阻增大了，总电流变小了。因此，每个灯都要变暗一些。可见，当多个灯的灯丝断了之后，整串灯的亮度将变得很暗。
