电功率重难点指要

文久江

电功率这一章的内容是在已有电学知识的基础上开始了实际应用，是整个初中电学知识的大综合和大总结，是初中物理知识的重点、难点之一。在学习的过程中应学会整理、归纳、总结，使知识形成体系，以强化印象，加深理解。

一、知基点——电能和电能的测量

电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式能的过程。在国际单位制中,电能的主单位是焦耳（J），常用单位是千瓦时（kW·h），也就是“度”，1 kW·h =3.6×10⁶J。测量电能的基本工具是电能表，计数器上前后两次读数之差就是这段时间消耗的电能。

说明：电能表铭牌上的“220V”表示这个电能表应该接在220V的电路中使用；“10（20）A”表示这个电能表的标定电流是10A，在短时间应用时允许电流大一些，但不能超过20A；“50Hz”表示这个电能表应在50Hz的电路中使用；“3000r/ kW·h”表示每消耗1 kW·h的电能，该电能表的表盘转3000转。

二、明重点——电功率

电功率是表示电流做功快慢的物理量。在正常情况下，电功率大的用电器消耗电能就快，反之则慢。其定义是单位时间消耗电能的多少，定义式为P=W/t。

说明：1.在国际单位制中，电功率的主单位是瓦特（W），常用千瓦（kW）；计算时单位要统一，如W的单位用J，t的单位用s，而P的单位是W；如W用kW·h，t用h，则P的单位就是kW。

2.用电器的铭牌上一般标有用电器的“额定电压和额定功率”——用电器正常工作时的电压为额定电压，用电器在额定电压下的功率为额定功率。但事实上很难保证用电器一定会在额定电压下工作，也就是说加在用电器两端的实际电压往往不等于额定电压，这样，用电器在实际电压下的功率就不等于额定功率。实际电功率和额定电功率的关系有3种：①当U_实= U_额时，P_实=P_额，用电器正常工作；②当U_实＞U_额时，P_实＞P_额，用电器不能正常工作，容易损坏；

③当U_实＜U_额时，则P_实＜P_额，用电器不能正常工作，如长期使用也会损坏。

3.若一个电阻或灯炮接在不同的电压下：当实际电压是额定电压的一半时，实际功率就是额定功率的1/4。“220V100W”表示额定电压是220V，额定功率是100W的灯泡。此灯泡如接在110V的电路中，则实际功率是25W。

三、看热点——电功率的测量

电功率实验是初中物理最重要的实验之一，也是各类考试的热点。测定小灯泡电功率的实验原理是P=UI ，需要的器材有电源、开关、电流表、电压表、待测小灯泡、滑动变阻器及若干导线等。

说明：实验电路如图1甲所示，实物电路如图1乙所示。电源电压应高于小灯泡的额定电压，电流表和电压表选择适合的量程。实验要测量的两个物理量是待测小灯泡两端的电压和通过待测小灯泡的电流；在连接电路的过程中开关应始终断开，滑动变阻器的滑片应放在阻值最大的位置上（图1乙的右端）；滑动变阻器的作用是保护电路，同时改变电路中各元件两端的电压和通过的电流，以便多次测量，得到多组对应的电流、电压值，进而求出小灯泡在不同电压下的实际功率。

四、破难点——焦耳定律及其应用

电流通过导体时导体发热的现象叫做电流的热效应，此时电能转化为热能。电能转化热能的多少用焦耳定律来计算：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体电阻成正比，跟通电时间成正比。用公式Q=I2Rt表示。

在现实生活中，一方面利用电流的热效应制成电热器，其主要组成部分——发热体由电阻率大、熔点高的合金丝制成；另一方面为了防止电热造成的危害，应加快散热，可以安装散热窗、排风扇等。

说明：1.当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能，也就是电流所做的功全部用来产生热量，此时电流所做的功W等于产生的热量Q。

2.对于焦耳定律，在实验中要留意两种方法：控制变量法、转换法。

五、析错点——安全用电

引起电路电流过大的两个原因:一是电路发生短路；二是用电器总功率过大。这两种情况都是必须避免的错误。为了安全用电，电路中应安装保险丝，保险丝由电阻率大而熔点低的铅锑合金制成，当电路中电流过大时，可自动切断电路，起到保护电路的作用。

说明：在选择保险丝时：一是要计算电路中最大的正常工作电流；二是要选择额定电流略大于电路正常工作电流的保险丝。

●典型例题放送

例1在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）连接电路时，开关应___________。

（2）请你用笔画线代替导线将图2中的电路连接完整。

（3）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片移到__________端（选填“A”或“B”）。闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表指针偏转，电压表示数为0，产生故障的原因可能是___________。

（4）排除故障后，得到的数据如下表。在第1次实验中，小灯泡两端电压为2V时，电流表示数如图3所示，则通过小灯泡的电流为_______A，此时小灯泡的实际功率为_______W。

（5）由上表可知，小灯泡的额定功率为_______W；小灯泡的实际功率随实际电压的增大而_______（选填“增大”或“减小”）。

分析：本题是一道典型的电功率测量基本实验考题，考查电路连接及注意事项、电路故障、电表读数、功率计算和变化规律。

在连线过程中，开关始终应断开；电压表与小灯泡并联，滑动变阻器采取“一上一下”的接法；闭合开关前应使电路中的电阻最大，即将滑动变阻器全部连入电路中；闭合开关，电流表有示数，说明电路是通路，若电压表没有示数，要么断路，要么短路，结合电流表可以排除断路，则只能是电压表跨接的灯泡短路；电流表接的是“-”和“0.6”接线柱，应看下面的刻度，结合实际电压2.0V计算此时的电功率；查表找出额定电压2.5V和对应的电流0.22A，通过公式计算额定功率，再对应表格中的电压变化分析电功率变化。

答案：（1）断开； （2）如图4； （3）A，小灯泡短路；（4）0.2， 0.4；（5）0.55，增大。

例2如图5所示，电源电压U=6V，电阻R₁=4Ω，R₂=6Ω。

（1）当开关S闭合后，电流表示数为多少？

（2）当开关S闭合后，电阻R₁在10s内消耗的电能为多少？

（3）求通电1min时，电阻R₂上产生的热量。

（4）若将两电阻并联后接入原电路，当开关S闭合后，电路的总功率为多少？

分析：这是一道典型的电学综合计算题，涉及到电流、电能、电功率和电热的计算，要用到串并联电路的电流、电压、电阻规律以及欧姆定律、电功率公式、焦耳定律等知识。

这是一个串联电路。（1）电源电压、两电阻均已知，先根据串联电路中电阻的关系计算电路中的总电阻，再利用欧姆定律计算电路中的电流；（2）R₁的电阻、通过的电流和时间都已知，公式P=W/t可变形为W=Pt，推导有W=UIt=I²Rt，将已知量代入即可；（3）R₂的电阻、通过的电流和时间已知，直接代入焦耳定律计算；（4）若将两电阻并联，两电阻两端电压均等于电源电压，电阻已知，根据P=UI=U²/R分别计算出两个电阻的电功率，相加即可得到总功率。

答案：（1）0.6A；（2）14.4J；（3）129.6J；（4）15W。

编辑/王一鸣