我國的家用電器正常工作電流為220V,這個電流稱之為用電器的額定電流,在此電流下工作,電器的電功率就叫做額定功率.如:家中的白熾燈上標有“”表示該燈泡的額定電流為220V,額定功率為40W.此燈泡只有在220V的電路中能夠正常工作.當把該燈泡接入大于220V的電源上時,它所形成的實際功率都會高于40W;反之,當把該燈泡接入小于220V的電源上時,它所形成的實際電功率都會低于40W;因此,上面提及的“高于220V”“低于220V”的電流都稱作用電器的實際電流,對應的功率就叫做實際功率.
對于同一個用家電來說,它的額定電流、額定功率都只有一個,用家電一旦生產下來,其額定電流和額定功率就確定了,是固定不變的,不隨外部條件的變化而變化,通常在用電器的標牌上標出.即使用家電兩端的電流為零,用家電不工作,它的額定功率也不為零,仍為原先的大小.而一個用家電的實際功率隨著實際電流的變化而變化電功率和功率區別求回答,沒有固定值,可能小于額定功率,也可能大于額定功率,只有在實際電流剛好等于額定電流時,實際功率才等于額定功率.
通常我們要比較幾盞燈泡的亮暗,不能簡單看電流、電流的大小.有的朋友覺得流過哪盞燈泡的電壓越大,燈泡就越亮;或者覺得,哪盞燈泡兩端的電流越大,燈泡就越亮,這些理解都是錯誤的.燈泡的亮暗取決于它們的實際功率大小,實際功率越大,電燈就越亮,這與燈泡的額定功率無關.
下面,就近幾年高考題中有關電功率的常見試題歸類剖析,以幫助朋友們加深對額定功率和實際功率的理解.
題型一:考查對額定、實際功率概念的理解
例1如圖1所示電路,開關S閉合后,移動滑動變阻器的滑片P,下列各物理量中大小發生改變的是().
A.小燈泡的額定電流
B.小燈泡的額定功率
C.小燈泡的實際功率
D.電源的電流
解析本題粗看起來較簡單,當P聯通時,電路中總內阻改變,導致電路中的電壓改變,燈L兩端的電流也變小,根據P=■,電燈的實際功率將變小.而本題所要判定的是額定功率,是固定值.如果不能挺好分辨二者的關系,很可能就墜入出題者所設的圈套之中.
答選C.
例2額定電流相同的甲乙兩燈,串聯在電路上,甲燈比乙燈亮.下列說法正確的是().
A.甲燈額定功率和實際功率大
B.乙燈額定功率和實際功率大
C.甲燈額定功率小,實際功率大
D.乙燈額定功率小,實際功率大
解析額定電流相同的甲乙兩盞燈,串聯在電路上時,甲燈比乙燈亮,說明甲燈泡的實際電功率大.根據串聯電路的電壓相同的原理,結合P=UI可得,甲燈分得的電流大,甲燈泡的阻值大.
再依照用家電內阻與額定功率之間的關系得P額=■,額定電流相同時,甲燈泡的阻值大,其額定電功率小.
答選C.
題型二:考查單個用家電額定、實際功率的估算
例3一個標有“”的燈泡接入某電路,測得通過它的電壓是0.15A,則燈泡的實際功率().
A.等于40W
B.等于33W
C.小于33W
D.無法判定
解析這種題目中,額定電流、額定功率因為是用家電的一種理想化的規定,一般不能作為求實際功率的直接根據.一般而言,“額定”與“實際”之間的橋梁是用家電本身,即用家電的阻值,因此解題的思路是“額定”電阻“實際”.
R=■=■=1210(Ω),
P=U實I實=I實2R=0.152×1210=27.225(W).
答選C.
題型三:考查串并聯電路中用家電實際功率的比較
例4如圖2所示,電路中的電源電流相同且保持不變,所有的燈泡尺寸相同,且不考慮濕度對阻值的影響,閉合開關,以下比較a、b、d三燈實際功率大小的關系式中正確的是().
A.Pa=Pd=PbB.Pa>Pd>Pb
C.Pa=Pd>PbD.Pa
解析本題中提及幾盞燈泡尺寸相同,即它們的額定電流、額定功率相同,可知它們的阻值也相同,設為R.又電源電流相等都為U,容易得出Ua=Ud=Ue=U,Ub=Uc=1/2U,再依照P實=■,可比較各盞燈的實際功率大小,Pa=Pd=Pe>Pb=Pc.
答選C.
例5尺寸分別為“3.8V1.9W”和“2.5V1.25W”的甲、乙兩只小燈泡,將它們串聯后接到6V的電源上,兩燈都發光,則().
A.甲燈較亮
B.乙燈較亮
C.兩燈一樣亮
D.無法判定
解析本題給定了兩盞燈泡甲“3.8V1.9W”和乙“2.5V1.25W”,標牌上分別表示的是它們的額定電壓值和額定功率值,而將其串聯后接到6V的電源上,不能確定它們是否正常工作,因此,要判定誰更亮,不能看銘牌上的數值電功率和功率區別求回答,而要比較它們的實際功率大小.
根據P額=■,容易求出R甲=7.6Ω、
R乙=5Ω;再捉住串聯電壓相等這一特征,利用公式P實=I實2R,因R甲>R乙,有P甲>P乙,所以,甲燈較亮.
答選A.
題型四:考查用家電額定、實際功率的實驗測定
例6小燈泡額定電流為6V,額定功率恐怕在7～12W之間,小佳按如圖3甲所示的電路測定燈的功率,所用電流表有0～0.6A、0～3A兩擋,電壓表有0～3V、0～15V兩擋,將它們連入電路時小佳做了正確選擇與操作,變阻器滑到某處時兩水表示數如圖3乙、丙所示,則().
A.小燈泡額定功率為7.5W
B.在5V時小燈泡的功率為7.5W
C.在1V電流下小燈泡功率為7.5W
D.在5V時小燈泡功率為1.5W
解析本題介紹了用伏安法測小燈泡功率的方式.由于電流表、電壓表的阻值不確定,導致估算較困難.我們可以抓牢題設條件:額定電流為6V,額定功率恐怕在7～12W之間,可以按照I=P/U確定燈泡額定電壓的范圍在1.1～2A之間.故電流表選用的阻值是0～3A;可讀出電流表的示數為1.5A.由于電壓表阻值無法確定,讀出示數可能為1V或5V.但都大于其額定電流6V,故燈泡不可能正常工作,額定功率一定不可能是7.5W.那測出的只能是燈泡的實際功率.利用P實=U實I可得出答案.
答選B.
題型五:考查額定、實際功率的綜合估算
例7如圖4甲所示,當開關S接a時,移動滑動變阻器的滑片P,根據測出的電壓、電壓值,畫出了定值內阻R0的U-I圖象;當開關S接b時,同樣按照測出的電壓、電壓值,畫出了燈泡L的U-I圖象,如圖4乙所示.
(1)求定值內阻R0的電阻;
(2)將R0與燈L串聯接在6V的電源兩端時,求鎢絲的實際內阻值;
(3)將R0與燈L并聯接入電路并調節電源電流,當R0消耗的電功率為4.9W時,燈L正好正常發光,求燈L的額定電功率.
解析(1)由圖象可知,當U0=2V時,I0
=0.2A.(利用其他數據也可)
R0=■=■=10Ω.
(2)當R0與燈L串聯接在6V的電源兩端時,即UL+U0=6V.
分析圖象可知,此時UL=2V,IL=0.4A.
RL=■=■=5Ω.
(3)P=■,
U0′=■=■=7V,
R0與RL并聯,且燈正常發光,
UL額=U0′=7V,
由圖象可知此時:IL額=0.75A,
故:PL額=UL額IL額=7V×0.75A=5.25W.
通過以上例題的剖析可以看出,用家電的實際電流與實際功率是隨電路的變化而變化的,而額定電流與額定功率是不變的,在已知額定電流與額定功率時,可依照公式P額=U額2/R,先求出用電器的電阻大小.不論用家電接入哪些電路,它們的電阻都是一定的(特殊情況下才需考慮鎢絲內阻的變化),然后選擇適當的公式進行比較,便可得出結論.