基礎知識

1.電功和電功率

(1)概念:

①電功：電流做功的過程實際上是将（電）能轉化為（其他形式）能的過程；電流通過電燈做

功，（電）能轉化為（光）能；電流通過電動機做功，（電）能轉化為（機械）能；給蓄電池充電時，（電）能轉化為（化學）能；

②電功率：電功率是表示（電能做功快慢）的物理量，它的大小等于（電功）與（做功時間）之比；

(2)計算公式:W=Pt=UIt；

（3）電功的單位是（焦耳J），（千瓦時，kW·h）；電功率的單位是（瓦特W）；1KW·h=（3.6×10⁶）J。

2.額定功率和實際功率、總功率

(1)額定電壓(U額):用電器（正常工作）時的電壓叫用電器的額定電壓。

（2）額定功率（P額）：用電器在（額定）電壓下的功率叫做額定功率。

（3）實際電壓（U實）：實際加在用電器兩端的電壓；

（4）實際功率（P實）：用電器在（實際）電壓下的功率；

（5）燈泡的亮度取決于實際功率的大小。

3.電能的測量

（1）測量電路中消耗電能多少的儀表叫做（電能）表，俗稱電度表，如圖所示，把它接到電路中，在某段時間的始末兩次讀數之（差）即為這一段時間内電流所做的功（消耗的電能）。

（2）電能表的幾個重要參數：

①"220V"是指這個電能表應該在220V的電路中使用；

②"10(20)A"是指這個電能表的标定電流為（10）A，額定最大電流為（20）A；

③“50Hz”是指這個電能表在50Hz的交流電路中使用；

④"600r/(kW·h)"是指接在這個電能表上的用電器，每消耗（1kW·h）的電能，電能表的轉

盤轉動600轉。

4.電功率的測量

(1)用電能表和鐘表測電功率:

①電能表的轉盤轉動的次數用n表示，電能表上的參數用N表示，則電能表轉盤轉動n轉所消耗的電能W=（n/N）kW·h；

②如果轉盤轉動n次所用的時間為t，則電路裡用電器的功率為P=［（n/N）/t］kW，（t的單位是小時）；

（2）用伏安發法測小燈泡的功率:

①原理：P=U×I

②連接電路時，開關應（斷開），滑動變阻器的作用之一是（保護電路），開始實驗之前滑片P應至于（最大電阻處），即圖中的最右邊。

5.焦耳定律

（1）電流的熱效應：電流通過導體時，導體（産生熱量）的現象。

（2）焦耳定律：電流通過導體時産生的熱量跟（通過導體的電流的平方）成正比，跟導體的（電阻）成正比，跟（通電時間）成正比。焦耳定律的公式:Q=I²Rt

注意：①當電流通過導體時，若消耗的電能全部用來産生熱量（即純電阻電路），則有Q=W=Pt=UIt=（U²/R）t=I²Rt；

②非純電阻電路：Q<W，Q=I²Rt，W=Pt=UIt；

(3)電熱的利用和防止:

①利用：利用電熱來加熱，如：家用熱水器、電飯鍋、熱得快等。

②危害：導體中的電流過大時，會把導體燒壞；電熱使絕緣材料老化，甚至燒壞；

③防止：減少産生的熱量，及時散熱。

難點點撥

難點1：最值問題

點撥：求最值問題時先選擇公式，确定不變的物理量，推導功率最值的影響因素，再思考其相對應的電路。

例題：

如圖所示，電源電壓為4.5V，燈泡L上标有“3V 1.5W”的字樣，滑動變阻R2上标有“15Ω 1A”的字樣，定值電阻R1阻值為10Ω，電流表的量程是0～3A，電壓表的量程是0～3V，不計溫度對燈絲電阻的影響。求

（1）燈泡正常工作時電阻的大小；

（2）當開關S、S1、S2閉合，S3斷開時,電路最小總功率；

（3）當開關S、S3閉合，S1、S2斷開時,在确保電路元件安全的前提下，滑動變阻器R2的取值範圍。

解答：

(1)根據P=U²/R，得到燈泡正常

工作時的電阻：R=3²/1.5=6（Ω）；

(2)當開關S、S1、S2閉合，S3

斷開時，燈泡L被短路，定值電阻R1與滑動變阻器R2并聯，當滑動變阻器R2的阻值最大為15Ω時,

電路總電流最小，電路總功率最

小。通過R1的電流：

I1=4.5V/10Ω=0.45A

通過滑動變阻器R2的電流

I2=4.5V/15Ω=0.3A

電路最小總功率

P最小=U×(I1 I2)=4.5V

×(0.45A 0.3A)=3.375W

(3)當開關S、S3閉合，S1、S2斷開時，燈泡L與滑動變阻器R2串聯，電壓表測滑動變阻器R2兩端電壓，燈泡的額定電流I=1.5W/3V=0.5A，電流表量程為0～3A，滑動變阻器标有"15Ω 1A"字樣，所以在确保電路元件安全的情況下，電路中最大電流為I大=I額=0.5A，此時滑動變阻器R2阻值最小，則電路最小總電阻R=4.5V/0.5A=9Ω，燈泡的電阻為6Ω，所以此時滑動變阻器的電阻為9Ω-6Ω=3Ω；因為電壓表量程為0～3V，所以在确保電路元件安全的情況下，滑動變阻器兩端電壓最大為U2=3V時，此時滑動變阻器阻值最大，此時電路中電流I=（4.5-3）/6=0.25（A）,滑動變阻器R2最大阻值為R=3V/0.25A=12Ω，綜上所述滑動變阻器的阻值範圍為3~12Ω。

難點2：多檔位的用電器

點撥：找準高低檔位所對應的電路再着手解題。

例題：

圖甲是兩檔空氣炸鍋，圖乙是其

内部簡化電路，R1、R2均為發熱

體，将開關S分别置于1、2兩位置時，空氣炸鍋處于不同的檔位。巳知兩檔空氣炸鍋的高溫檔功率為900W，R2阻值為96.8Ω，

求：

（1）發熱體R1的阻值是多少？

（2）空氣炸鍋一次性可裝入200

克牛柳，若将這些牛柳從40°C加

熱到190°C，牛柳需要吸收多少

熱量?（c牛柳=3×10³J/(kg·℃)

（3）不計熱量損失，用高溫檔将200克牛柳從40C加熱到190°C，需要多長時間？

解答：

(1)由電路圖可知,當S置于1位置時，電阻R1和R2并聯接入電路;

當S置于2位置時，隻有電阻R2接

入電路，由并聯電路的總電阻小

于并聯電路中的任一電阻和由公式P=U²/R可知，當S置于1位置

時，功率較大，即空氣炸鍋處于

加熱狀态；當S置于2位置時，空氣炸鍋處于保溫狀态；

則R2的功率P=U²/R2=(220V）²/

96.89Ω=500w，發熱體R1的功率

P=900W-500w=400W.P=U²/R，R1=（220V）²/400W=121Ω。

（2）牛柳需要吸收的熱量

Q吸=cm△t=3×10³J

/(kg·°C)×0.2kg×150°C=9×10⁴J

（3）不計熱量損失

Q=W=9×10⁴J，由P=W/t可得，用高溫檔将200克牛柳從40°C加熱到190°C需要時間:

t=W/P=9×10⁴J/400W=100s。

總結：電功和電功率是初中物理電學的應用部分，也是中考必考内容，應該熟練掌握。

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