我國的家用電器正常工作電流為220V,這個(gè)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(biāo)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(dāng)把該燈泡接入大于220V的電源上時(shí),它所形成的實(shí)際功率都會(huì)高于40W;反之,當(dāng)把該燈泡接入小于220V的電源上時(shí),它所形成的實(shí)際電功率都會(huì)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(shí)際電流,對(duì)應(yīng)的功率就叫做實(shí)際功率.
對(duì)于同一個(gè)用家電來說,它的額定電流、額定功率都只有一個(gè),用家電一旦生產(chǎn)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(biāo)牌上標(biāo)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(gè)用家電的實(shí)際功率隨著實(shí)際電流的變化而變化電功率和功率區(qū)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(shí)際電流剛好等于額定電流時(shí),實(shí)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(cuò)誤的.燈泡的亮暗取決于它們的實(shí)際功率大小,實(shí)際功率越大,電燈就越亮,這與燈泡的額定功率無關(guān).
下面,就近幾年高考題中有關(guān)電功率的常見試題歸類剖析,以幫助朋友們加深對(duì)額定功率和實(shí)際功率的理解.
題型一:考查對(duì)額定、實(shí)際功率概念的理解
例1如圖1所示電路,開關(guān)S閉合后,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,下列各物理量中大小發(fā)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(shí)際功率
D.電源的電流
解析本題粗看起來較簡單,當(dāng)P聯(lián)通時(shí),電路中總內(nèi)阻改變,導(dǎo)致電路中的電壓改變,燈L兩端的電流也變小,根據(jù)P=■,電燈的實(shí)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(guān)系,很可能就墜入出題者所設(shè)的圈套之中.
答選C.
例2額定電流相同的甲乙兩燈,串聯(lián)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(shí)際功率大
B.乙燈額定功率和實(shí)際功率大
C.甲燈額定功率小,實(shí)際功率大
D.乙燈額定功率小,實(shí)際功率大
解析額定電流相同的甲乙兩盞燈,串聯(lián)在電路上時(shí),甲燈比乙燈亮,說明甲燈泡的實(shí)際電功率大.根據(jù)串聯(lián)電路的電壓相同的原理,結(jié)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(nèi)阻與額定功率之間的關(guān)系得P額=■,額定電流相同時(shí),甲燈泡的阻值大,其額定電功率小.
答選C.
題型二:考查單個(gè)用家電額定、實(shí)際功率的估算
例3一個(gè)標(biāo)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(shí)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?yàn)槭怯眉译姷囊环N理想化的規(guī)定,一般不能作為求實(shí)際功率的直接根據(jù).一般而言,“額定”與“實(shí)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(shí)際”.
R=■=■=1210(Ω),
P=U實(shí)I實(shí)=I實(shí)2R=0.152×1210=27.225(W).
答選C.
題型三:考查串并聯(lián)電路中用家電實(shí)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(duì)阻值的影響,閉合開關(guān),以下比較a、b、d三燈實(shí)際功率大小的關(guān)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(shè)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(shí)=■,可比較各盞燈的實(shí)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(lián)后接到6V的電源上,兩燈都發(fā)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(biāo)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(lián)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(shù)值電功率和功率區(qū)別求回答,而要比較它們的實(shí)際功率大小.
根據(jù)P額=■,容易求出R甲=7.6Ω、
R乙=5Ω;再捉住串聯(lián)電壓相等這一特征,利用公式P實(shí)=I實(shí)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(shí)際功率的實(shí)驗(yàn)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(shí)小佳做了正確選擇與操作,變阻器滑到某處時(shí)兩水表示數(shù)如圖3乙、丙所示,則().
A.小燈泡額定功率為7.5W
B.在5V時(shí)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(shí)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(dǎo)致估算較困難.我們可以抓牢題設(shè)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(shù)為1.5A.由于電壓表阻值無法確定,讀出示數(shù)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(shí)際功率.利用P實(shí)=U實(shí)I可得出答案.
答選B.
題型五:考查額定、實(shí)際功率的綜合估算
例7如圖4甲所示,當(dāng)開關(guān)S接a時(shí),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,根據(jù)測出的電壓、電壓值,畫出了定值內(nèi)阻R0的U-I圖象;當(dāng)開關(guān)S接b時(shí),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(nèi)阻R0的電阻;
(2)將R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時(shí),求鎢絲的實(shí)際內(nèi)阻值;
(3)將R0與燈L并聯(lián)接入電路并調(diào)節(jié)電源電流,當(dāng)R0消耗的電功率為4.9W時(shí),燈L正好正常發(fā)光,求燈L的額定電功率.
解析(1)由圖象可知,當(dāng)U0=2V時(shí),I0
=0.2A.(利用其他數(shù)據(jù)也可)
R0=■=■=10Ω.
(2)當(dāng)R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時(shí),即UL+U0=6V.
分析圖象可知,此時(shí)UL=2V,IL=0.4A.
RL=■=■=5Ω.
(3)P=■,
U0′=■=■=7V,
R0與RL并聯(lián),且燈正常發(fā)光,
UL額=U0′=7V,
由圖象可知此時(shí):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(shí)際電流與實(shí)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(shí),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(nèi)阻的變化),然后選擇適當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行比較,便可得出結(jié)論.