初中物理電功率公式如何應(yīng)用(初中物理 電功率)
在第11章《簡單機械》中,我們已經(jīng)學(xué)過“功率”,知道功率是表示做功快慢的物理量。電流做功也有快慢之分,即用電器在工作中消耗電能有快慢之分。今天我們就一起學(xué)習(xí)初中物理第十五章第二節(jié)《電功率》:
1電功率
電功率的公式及單位
定義
物理學(xué),電功率是描述電流做功快慢的物理量。
公式
電功率等于電功與時間的比值,即單位時間內(nèi)電流所做的功。如果使用電動功能W表示,完成這些功所用的時間用t表示,電功率用P表示,則P=W/t,又因為W=UIt,則:
P=UI
單位
電功率W單位為J,時間t的單位是s,則電功率P的單位是J/s,它還有一個專門的名稱:瓦特,簡稱瓦,符號是W,即
1W=1J/s
“1W的物理意義”,表示電流1秒做功1J。
若電功率W單位為kW·h,時間t的單位是h,則電功率P的單位就是kW(千瓦)。
1kW=103W
比瓦更小的單位是:毫瓦,符號是mW
1W=103mW
“電功率單位”
基本單位:瓦特,簡稱瓦特,符號W
常用單位:千瓦,符號kW;毫瓦,符號mW
額定功率
每個電器的銘牌或使用說明書上都會標(biāo)注一些數(shù)字,比如如下圖的白熾燈泡的銘牌。你知道銘牌上的“220”和“100”是什么意思嗎?
“220”表示燈泡正常發(fā)光時的電壓為220V;“100”表示燈泡正常點亮?xí)r的電功率為100W。
定義
物理專業(yè)請撥打用電器正常工作時的電壓叫做額定電壓;用電器在額定電壓下正常工作時的功率叫做額定功率。
注意
不同電器的額定功率一般是不同的。即使是同一類型的電器,由于規(guī)格型號不同,其額定功率也不同。
由于電路的實際電壓不一定完全等于用電器的額定電壓,因此用電器的實際消耗功率也不一定等于額定功率。
常見用電器的額定功率
測量小燈泡的電功率
測量小燈泡的額定功率
實驗表明
1、不同電壓下,同一電器的電功率不一樣;用電器的實際功率隨其兩端電壓的變化而變化。
2、燈泡的亮度由燈泡的實際電功率決定。實際功率越大,燈泡越亮;燈泡越亮,實際功率越大;燈泡的亮度相同,實際功率也相同。
3、使用各種電器時,一定要注意其額定電壓。電器只有在額定電壓下才能正常工作。實際電壓低,電器功率低,無法正常工作。實際電壓過高,可能損壞電器。
典型例題:如圖所示電路,電源電壓不變,小燈泡標(biāo)有“6V3W“字樣,閉合開關(guān)后,當(dāng)滑片P移至某一位置時,小燈泡恰好正常發(fā)光,此時滑動變阻器消耗的功率為P1;當(dāng)滑片P移至某一端點時,電流表示數(shù)為0.3A,電壓表示數(shù)變化了3V,此時滑動變阻器消耗的功率為P2,且P1:P2=5:6下列判斷正確的是()
A?;瑒訅好綦娮枳畲笞柚?0
B電路允許消耗的最大功率為4.5W
C。當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時,滑動件P位于滑動變阻器的中點。
D、當(dāng)滑動變阻器消耗的功率從P1變化到P2時,小燈泡消耗的功率變化0.6W。
【分析】(1)由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流。根據(jù)滑片在某一位置和在一端時滑動變阻器消耗的功率之比,算出電源電壓;當(dāng)滑片P移至某一端點時,電流表示數(shù)為0.3A,電流表示數(shù)減小,電阻變大,說明滑片在最大阻值處,算出滑動變阻器的最大阻值;(2)根據(jù)P=UI和燈泡的額定電流算出電路允許消耗的最大功率;(3)根據(jù)歐姆定律和小燈泡正常發(fā)光時,算出滑動變阻器的電阻從而確定滑片P的位置;(4)根據(jù)P=UI算出小燈泡消耗的功率值以及變化值。
【解答】解:由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流。(1)設(shè)電源電壓為U,當(dāng)滑片P移至某位置時,小燈泡恰好正常發(fā)光,且串聯(lián)電路中電流處處相等,由P=UI可得,此時電路中的電流為:I=IL=PL/UL=3W/6V=0.5A,滑動變阻器消耗的功率為:P1=(UUL)I=(U6V)0.5A---
當(dāng)滑塊P移動到某一端點時,電流指示數(shù)為0.3A,電流指示數(shù)減小,表明壓敏電阻所接的電阻變大。此時滑塊處于最大電阻值;連接到壓敏電阻的電阻變大。從串聯(lián)分壓定律可以看出,變阻器分壓的電壓變大,因此電壓表示變化了3V,即增加了3V。此時滑動變阻器兩端電壓為:Usliding=U_6V+3V=U_3V,
此時滑動變阻器消耗的功率為:P2=U滑動I=(U_3V)0.3A___
已知P1:P2=5:6____
聯(lián)力求解出電源電壓U=9V;則滑動變阻器的最大電阻值為:R滑動大=U滑動/I’=(U-3V)/0.3A=(9V-3V)/0.3A=20,故A錯誤;
(2)燈泡的額定電流為0.5A,則電路中的最大電流為0.5A,電路允許消耗的最大功率:Pmax=UImax=9V0.5A=4.5W,故B是正確的;
(3)小燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器的電壓為:U滑動=U_6V=9V_6V=3V,
此時滑動變阻器的電阻為:Rsliding'=U'sliding/I=3V/0.5A=6。由于滑動變阻器的最大電阻為20,此時滑動片P不在中點位置,故C錯誤;
(4)從題意可以看出,小燈泡恰好能正常發(fā)光。此時滑動變阻器消耗的功率為P1。那么此時燈泡消耗的功率為PL=P量=3W?;瑒幼冏杵飨牡墓β蕪腜1變?yōu)镻2。表示數(shù)字的電壓變化3V,即增加3V。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓定律,燈泡兩端電壓下降3V,則燈泡兩端電壓UL=6V3V=3V,此時燈消耗的電功率燈泡:PL=ULI=3V0.3A=0.9W,則燈泡消耗的功率變化為:P=PLPL=3W0.9W=2.1W,故D錯誤。故選:B。
考題再現(xiàn)
習(xí)題1:現(xiàn)有L1“6V3W”和L2“6V9W”兩只小燈泡,若將兩燈串聯(lián)接入電源電壓為12V的電路中,假設(shè)燈泡電阻不變。下列說法正確的是()
A。兩個燈都能正常發(fā)光
B兩燈額定電流相同
C。燈L1可能燒壞
D.燈L2可能燒壞
習(xí)題2:如圖所示,將標(biāo)有“12V6W”的燈泡L1和“12V3W”的燈泡L2接在12V的電路中,閉合開關(guān),不考慮溫度對燈絲電阻的影響,下列說法中正確的是()
A。電路總功率等于9W
B電路總功率大于9W
C。燈泡L1和L2亮度相同
D.燈泡L2比燈泡L1亮
習(xí)題3:某同學(xué)設(shè)計的具有保溫、加熱兩擋調(diào)節(jié)功能的電加熱器電路如圖所示,已知電源電壓為220V,電熱絲R1的阻值為60,電加熱器處于保溫?fù)鯐r的功率為484W,則電熱絲R2的阻值為,電加熱器處于加熱擋時的功率為W若該同學(xué)選用了熔斷電流為5A的熔絲,則你認(rèn)為該電加熱器在實際使用中會出現(xiàn)的狀況是:。
習(xí)題4:小科發(fā)現(xiàn)家中電壓力鍋的銘牌上標(biāo)有“1100W”字樣。他在學(xué)習(xí)了電能表的相關(guān)知識后,想利用家中的電能表來測量電壓力鍋的實際電功率,看看測出的實際電功率和銘牌上的功率是否相符。
(1)要測量電壓力鍋的實際電功率,除了家里的電能表外,還需要測量工具。
(2)圖為小客上月初末的電能表表盤。他家上個月的用電量是
花費。
(3)小客家同時工作的家用電器總功率不得超過W。
(4)測量過程中,他斷開了家里的其他電器,只讓電壓力鍋單獨工作3分鐘。他觀察到電能表的指示燈閃爍了80次。此期間電壓力鍋消耗的電能為kW·h。電壓力鍋的實際電功率為W,他發(fā)現(xiàn)電壓力鍋的實際電功率與銘牌上標(biāo)注的功率不符,這可能就是造成這種現(xiàn)象的原因。