解读电功率|电功率的计算公式
时间：2019-02-02 03:26:44 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
课程标准中的内容标准对电功率的相关要求是：通过科学探究，经历实验过程，理解电功率和电流、电压之间的关系，并会用P=UI进行简单的计算.能区分用电器的额定功率和实际功率，学会设计实验测小灯泡的功率.
要点一：电功率
在物理学中，用电功率表示消耗电能的快慢.用电器每秒消耗的电能叫电功率.它可以通过公式P=W/t或P=UI来计算.另两个公式P=I2R，P=U2/R，这两个公式是根据P=UI结合欧姆定律I=U/R推出的，仅适用于将电能完全转化为内能的用电器或电路.
例1下列说法中错误的是（）.
A.电功率越大，用电器消耗的电能越快
B.1秒钟内导体消耗的电能越多，电功率越大
C.电流通过导体消耗的电能越多，电功率就越大
D.伏安是电功率的单位
解析物理学中，把电流在单位时间内消耗电能的多少叫做电功率.1秒内所消耗的电能越多，电功率就越大，所以B选项是正确的.电功率是表示电流做功快慢的物理量，电流通过用电器做功越快，其功率就越大.反之，用电器功率越大，电流做功越快，所以A是正确的.电功率的定义式P=W/t可以推导为P=UI，由公式可知，伏安是电功率的单位，所以D是正确的.因此只有C选项可能错误.由于用电器消耗电能多，并不代表每秒消耗多，因此不能说其功率一定大，所以C选项错误.
方法小结本题容易出错的地方在于将电功率与电能概念混淆，要确定电功率与电能的关系，必须明确时间，没有时间相等的前提说“消耗的电能越多，电功率就越大”是错误的.
例2三盏电灯A(220V，40W)、B（110V，40W）、C（36V，40W），当它们各自正常发光时，单位时间内所消耗的电能哪个最大？
解析电流通过电灯做功的过程就是消耗电能的过程，单位时间内做多少电功便消耗多少电能，当三盏电灯都正常发光时，虽工作电压各不相同，但其电功率都是40W，所以三盏灯每秒做的电功以及每秒消耗的电能都是40J，所以正确的答案是单位时间内三盏灯消耗的电能相同.
方法小结本题容易出错的地方在于不了解电功率的意义，误认为额定电压越高的电功率便越大,所以搞清电功率的意义是解决本题的关键.
要点二：额定功率与实际功率
用电器上标出的是正常工作时，应接入的电压叫做额定电压.用电器在额定电压下工作（正常工作）时的功率称为额定功率.实际功率是指用电器某一电压下工作时的功率，它随用电器的工作条件的变化而变化，当实际加在用电器两端的电压为额定电压时，实际功率就等于额定功率.当加在用电器两端的电压小于或大于额定电压时，实际功率就小于或大于额定功率，一般情况下这是不允许的.使用用电器时，应使加在用电器两端的电压等于或接近于额定电压，这样用电器才不至于损坏.
例3判断电灯亮度的主要依据是 ().
A.电能B.电流
C.额定功率D.实际功率
解析电灯通电发光，是电流热效应的应用，是电能转化为光能和内能．灯泡的亮度取决于1秒钟内消耗的电能，即实际功率．两个不同规格的灯泡串联在电路中，通过它们的电流是一样的，但它们的亮度却不同，显然灯泡的亮度不是取决于电流．同样，将一个“220V100W”，的灯泡接在200V的电路中使用，它的亮度没有正常工作时亮，因为此时的电压小于额定电压，其实际功率小于它的额定功率100W．所以选D.
方法小结灯泡的亮度是由它的电能转化为光能的多少决定的；电灯通电时产生的热量越多，温度越高，其转化率越高．而产生热量的多少是由它的实际功率决定的．
例4如图1甲所示：ＯＡ和ＯＢ分别为通过灯泡L1“6V6W”和L2“6V3W”中的电流随两端电压变化关系的曲线.小明现将两灯连入图1乙所示电路，要使其中一个灯泡正常发光，且电路安全，电路中电流表的示数为_______A，电压表的读数是_______V，电路消耗的总功率为_______W.
解析 因两灯串联，而串联电路电流处处相等，要保证电路安全，所以电路中所能达到的最大电流应以额定功率较小的灯泡作为依据.可见首先要求出两灯的额定电流I10=P10/U10=6W/6V=1A；I20=P20/U20=3W/6V=0.5A.由此可以得到电路中的最大电流为0.5A.此时L2正常发光.电流表示数为0.5A.当电流为0.5A时L1两端的电压则需要从图甲中寻找，可得L1两端的电压为2V.进而可得L1的实际功率为P1=U1I1=2V×0.5A=1W.而L2是正常发光，可知其实际功率等于额定功率3W，所以电路的总功率为P总=1W+3W=4W.
方法小结解本题的关键有两点：一是判定电路中的实际电流――以较小的额定电流为准；二是从图中找L1的实际电压.在找L1的实际电压时容易错解为：R1=U102/P10=（6V）2/6W=6Ω；再根据U1=IR1=0.5A×6Ω=3V.因为图甲的信息表明灯丝的电阻随电流变化而变化，当灯泡中的电流为0.5A时，其电阻不再是6Ω.所以一定要注意将图表中的信息运用到解题中来.
要点三：伏安法测小灯泡的电功率
伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理是P=UI，需用器材有电流表、电压表和滑动变阻器.考查重点是电路的连接、电表量程的选择、电表的读数、故障分析和数据处理等.
例5如图２所示是测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率的电路图.
（1）a是_______表，b是_______表.
（2）按图连接好器材，测量前开关应_______，
滑片P应滑到_______点.
（3）如果小灯泡的阻值约为10Ω，电源有两节干电池串联组成，电流表有量程0∽0.6A和0∽3A两挡，那么a表量程应选_______挡，b表量程选_______挡.
（4）闭合开关，发现小灯泡两端电压只有1.8V，滑动变阻器的滑片P向_______端移动，才能使电压表示数为_______V，此时灯泡实际功率就是额定功率.
（5）要测量的数据是_______和_______，计算灯泡的额定功率公式为_______.
解析由图可知是用电流表和电压表测定小灯泡额定功率电路.
（1）根据电流表、电压表的使用规则可以判断：a与电灯并联，是电压表；b与电灯串联，是电流表.
（2）为了避免接线错误，损坏电器，串联前开关应断开.滑动变阻器在电路中起分压作用，分去一部分电压，以保证小灯泡的安全使用，并得到需要的电压，测量前串入电路的电阻应是变阻器的最大值，所以滑片P应在B点.
（3）电源选用两节干电池，则电源电压为3V，且小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表a表的量程应选“0∽3V”挡，小灯泡的电阻约为10Ω，它在正常工作时的电流约为I=U/R=0.25A＜0.6A，所以电流表b的量程应选“0∽0.6A”挡.
（4）当小灯泡两端电压为1.8V时，因没有达到其额定电压2.5V，所以其实际功率小于额定功率，为使小灯泡消耗的功率等于其额定功率，应提高小灯泡两端的电压，使其达到2.5V，所以减小滑动变阻器接入电路的电阻，以减小滑动变阻器两端电压，故滑片P应向A端移动.
（5）测定小灯泡的额定功率，依据是功率的公式P=UI，需要测量的是小灯泡两端的电压U和通过它的电流I.
方法小结测量小灯泡的电功率的实验是中考热点和难点.测量小灯泡的电功率的实验中，要关注电流表、电压表和滑动变阻器的接法以及电流表、电压表量程选择或限制作用.要明确滑动变阻器滑片移动对电路的影响.
例6为了测量一只标有“6.3V0.3A”的小灯泡的额定功率，某实验小组设计了如图３所示的电路图.现有实验器材为：电压表（量程0～3V，0～15V）一只，电流表（量程0～0.6A，0～3A）一只，“10Ω2A”和“50Ω1A”的滑动变阻器各一个，电源（电压恒为12V）一个，开关一只，导线若干.实验时，甲同学认为电压表和电流表都应选小量程，滑动变阻器应选“50Ω1A”的；乙同学认为电压表应选大量程，电流表应选小量程，滑动变阻器应选“10Ω2A”的.
请你对两位同学器材选择的合理性做出评价.
解析电学中电压表和电流表的量程选择比较容易，遵循“能用小量程测量的必须选小量程”的原则.本题中要测量额定电压为6.3V的小灯泡功率，则需使小灯泡在6.3V的电压下工作.若电压表选小量程，则无法测出灯泡的额定电压，所以电压表应选大量程（0～15V）.由于小灯泡的额定电流为0.3A，所以电流表选用小量程（0～0.6A）即可满足要求.选用滑动变阻器的原则是当滑动变阻器的阻值为最大值时，灯泡两端电压要小于其额定电压，本题中小灯泡的电阻为21Ω，电源电压为12V，如果选“10Ω2A”的滑动变阻器，灯泡两端的实际电压约8.1V，远大于其额定电压，在这种情况下，若移动滑片改变电阻，只能使灯泡两端电阻逐渐变大，而无法达到6.3V.因此其结果是不仅不能测量出灯泡的额定功率，反而会损坏灯泡.所以答案为：
方法小结 对方案的评价可以从实验的可操作性、实验误差、科学性和操作规范等方面分析，找出不足.也可以结合经济、环保、是否存在隐患等角度出发去分析.
总体来说学好电功率需要注意以下几个方面的问题：
1.理解电功率是表示电流做功快慢的，而不是表示做功多少的.
2.理解额定功率与实际功率的区别，对于某一个用电器来说，其额定功率是不变的，但实际功率是可以改变的.明确灯泡的亮度取决于实际功率，当不考虑电阻变化时，可以根据额定电压和额定功率求出电阻，再运用到实际功率的解题中去.
3.知道P=UI可以推导出P=I2R=U2/R，且知道推导公式的适应条件――纯电阻电路.
