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1、第五節(jié) 電功率
一、電功和電功率
1.電功是指__________的功,電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的________、電路中的________和________三者的乘積,表達(dá)式W=________.
2.電功率是指____________________________,P=________=________.
二、焦耳定律和熱功率
1.在一段只有電阻元件的純電阻電路中,電場(chǎng)力所做的功W等于電流通過這段電路時(shí)發(fā)出的________,即Q=W=__________,由歐姆定律U=IR,熱量Q=________,這就是焦耳定律.
2.一段電路因發(fā)熱而消耗的功率P熱=_
2、_____,稱為熱功率.純電阻電路上的熱功率可表示為P熱=__________.
3.如果不是純電阻電路,電能除一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,其他部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等,這時(shí)的電功仍然等于______,電阻上產(chǎn)生的熱量仍為______,此時(shí)電功比電阻上產(chǎn)生的熱量______.
三、閉合電路中的功率
1.EI=U外I+U內(nèi)I,反映了閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系.__________表示電源提供的電功率,________和________分別表示外電路和內(nèi)電路上消耗的電功率.公式表明,電源提供的能量一部分消耗在______上,轉(zhuǎn)化為其他形式的能量;另一部分消耗在________上,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
2.
3、電動(dòng)勢(shì)反映了電源把____________________轉(zhuǎn)化為電能的能力.當(dāng)電源流過單位電時(shí),若電源電動(dòng)勢(shì)越大,則電源提供的__________越大,電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力越強(qiáng).
例1 有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī),把它接入0.2 V電壓的電路時(shí),電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A.若把它接入2 V電壓的電路中,電動(dòng)機(jī)正常工作,工作電流是1 A.
(1)求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率.
(2)若在正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為多大?
解析 (1)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí),說明電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出,它消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此時(shí)電動(dòng)機(jī)可看做純電阻電路,則R==0.5
4、 Ω 當(dāng)加電壓為2 V、電流為1 A時(shí),電動(dòng)機(jī)正常工作,有機(jī)械能輸出,此時(shí)電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路,消耗的電能等于轉(zhuǎn)化的機(jī)械能和內(nèi)能之和.轉(zhuǎn)化的熱功率為P熱=I2R=0.5 W
總功率P總=UI=2 W,則輸出功率P出=P總-P熱=1.5 W.
(2)若在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)被卡住,電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出,看做純電阻電路,此時(shí)的電熱功率為:
P熱′== W=8 W.
變式訓(xùn)練1 某吸塵器中的電動(dòng)機(jī)線圈電阻為1 Ω,接在220 V的直流電壓下,工作電流為1 A,則吸塵器消耗的電功率為________;發(fā)熱損耗的功率為________;轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為________.
變式訓(xùn)練2
5、 一個(gè)電爐的電阻絲和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同,都為R.設(shè)通過它們的電流相同(電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)),則在相同的時(shí)間內(nèi),下列說法中錯(cuò)誤的是( )
A.電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱相等 B.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率
C.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓 D.電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等
變式訓(xùn)練3 .電動(dòng)機(jī)的電樞阻值為R,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),兩端的電壓為U,通過的電流為I,工作時(shí)間為t,下列說法中正確的是( )
A.電動(dòng)機(jī)消耗的電能為UIt B.電動(dòng)機(jī)消耗的電能為I2Rt
C.電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量為I2Rt D.電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量為
6、
例2 如圖所示,線段A為某電源的U-I圖線,線段B為某電阻R的U-I圖線,由上述電源和電阻組成閉合電路時(shí),則:
(1)電源的輸出功率P出是多大? (2)電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)是多少?
解析 (1)根據(jù)題意,從圖線A可讀出E=3 V,r== Ω=0.5 Ω.
從圖線B可讀出R==1 Ω.
由電源E=3 V,r=0.5 Ω與電阻R=1 Ω組成的閉合電路中,I′== A=2 A,則P出=I′2R=4 W.
(2)P內(nèi)=I′2r=2 W.
變式訓(xùn)練1 如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,外電路接有定值電阻R1和滑動(dòng)變阻器R,合上開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從
7、R的最左端移到最右端的過程中,下列說法正確的( )
A.電壓表的示數(shù)一定變大 B.電壓表的示數(shù)一定變小
C.R消耗的功率一定變大 D.R消耗的功率一定變小
變式訓(xùn)練2 如圖所示,已知電源的內(nèi)阻為r,外電路的固定電阻R0=r,可變電阻Rx的總阻值為2r.閉合開關(guān)S,當(dāng)Rx的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過程中( )
A 電源的總功率保持不變 B.Rx消耗的功率減小
C.電源內(nèi)消耗的功率增大 D.R0消耗的功率減小
變式訓(xùn)練3 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都保持一定,在外電路的電阻逐漸變小的過程中,下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.路端電壓一定逐漸變小 B.電源的輸出功率一定逐漸變小
C.電源內(nèi)部消耗的電功率一定逐漸變大 D.電源的輸出電流一定變大
變式訓(xùn)練4 電路圖如圖甲所示,圖乙中的圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖象,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15 Ω,定值電阻R0=3 Ω.
(1)當(dāng)R為何值時(shí),R0消耗的功率最大?最大值為多少?
(2)當(dāng)R為何值時(shí),電源的輸出功率最大?最大值為多少?