電功率是熱學的重點,也是高考的熱點.電功率有4個公式,分別是P=W/t、P=UI、P=I2R、P=U2/R.為了能讓同事們靈活運用電功率的4個公式解題,以下對這種公式進行了歸納、總結并舉例說明.
1.P=W/t,這是功率的定義式,其涵義是單位時間內電壓做的功.此公式可以用兩套單位,即國際單位:焦耳(J)、秒(s)、瓦特(W);常用單位:千瓦時(kW·h)、小時(h)、千瓦(kW),解題時并非一定要選用國際單位,可以依照題目的具體情況而定.
2.P=UI,這是功率的基本公式,它可以由P=W/t,W=UIt推論而至.它是估算電功率的普適公式,適用于任何用家電.
3.P=I2R、P=U2/R都是電功率的推論公式,它是由P=UI、I=U/R這兩個公式推論而至的.非常要注意的是,該公式只適用于純內阻用家電,即電能全部轉化為內能的用家電(電熱器).假如電路中兩個用家電是串聯的,因為串聯電路中電流相等,為簡化剖析過程,通常用公式P=I2R來剖析問題,這樣只要找出內阻R的大小關系即可;假如兩個用家電是并聯的,因為并聯電路中電壓相等,則通常用公式P=U2/R來剖析問題.
例1接在家庭電路上的一盞燈,在10min內消耗的電能是2.4×104J.求這盞燈的電功率.
剖析本題已知W=2.4×104J,t=10min
=600s,統一單位后直接代入公式P=W/t.
解答P=W/t=2.4×104J/600s=40W.
例2小華發覺家里電能表的示數在3h內由弄成了,
則他家在這段時間用電kW·h,用家電消耗的實際功率是W.
剖析本題已知兩次電能表的示數,兩次示數相加即得到消耗的電能,即W,單位為kW·h;又已知時間t=3h,此時可用常用單位直接代入公式P=W/t.
解答W=2139.4-2138.2=1.2(kW·h)
P=W/t=1.2kW·h/3h=0.4kW=400W.
例3一盞電燈未接入電路時的鎢絲內阻為55Ω,接到220V的電源上正常發光時,通過的電壓為0.5A,則該電燈的額定功率為W;從剛接通電源到正常發光過程中,電燈的最大功率為W.
剖析本題第一問:求電燈的額定功率(即燈泡正常發光時的功率)
已知正常發光時的電流U和電壓I,直接代入公式P=UI.
第二問求從剛接通電源到正常發光過程中電燈的最大功率,題目中蘊涵電流是不變的,燈泡的阻值隨氣溫的下降而減小的條件.燈泡又是純內阻用家電,曉得電流不變,要求最大功率,按照公式P=U2/R可知,必須使其阻值最小,剖析題目,最小阻值R=55Ω,電流U=220V,所以可以直接代入公式P=U2/R求解.
解答P=UI=220V×0.5A=110W,
P=U2/R=(220V)2/55Ω=880W.
例4如圖1所示L1、L2兩燈的阻值分別是R1、R2.當S1、S3閉合,S2斷掉時,L1、L2正常發光.當S1、S3斷掉,S2閉合時,L1、L2的聯接方法是.假如L1較亮、L2較暗,則L1、L2的內阻大小應滿足的關系是.
剖析當S1、S3閉合,S2斷掉時,L1、L2并聯在電源兩端,它們都正常發光說明它們都完好;當S1、S3斷掉舉例說明什么是電功率,S2閉合時,L1、L2串聯,兩個燈泡順次聯接,通過它們的電壓相等.題目給出的信息L1較亮、L2較暗,考慮到燈泡的色溫是由它的實際功率決定的舉例說明什么是電功率,即P1>P2,電功率與阻值有關的公式是P
=U2/R和P=I2R,此時應捉住題目中的蘊涵條件:串聯電路電壓處處相等,應選擇P
=I2R進行判定.
解答串聯;R1>R2
例5一臺電動機正常工作時線圈兩端的電流為220V,線圈的阻值為2Ω,線圈中的電壓為5A,這臺電動機的功率是多大?
剖析正常工作的電動機屬于非純內阻用家電,電壓通過電動機時并不是所有的電能都轉化為內能.電壓通過電動機消耗的功率絕大部份轉化為電動機的機械功率,還有剩下的部份轉化為熱功率.題目中所求的功率應是電動機消耗的電功率.現已知電流U=220V,內阻R=2Ω,電壓I=5A,求電動機消耗的功率只能用普適公式P=UI.此題不能用P=I2R估算,即P=I2R=(5A)2
×2Ω=50W,由于這樣估算下來的功率只是電動機中電流的熱功率,是電動機消耗功率的一部份.
解答P=UI=220V×5A=1100W.