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电功率和焦耳定律

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在物理学中，用电功率表示消耗电能的快慢。电功率用Ｐ表示，它的单位是瓦特（Watt），简称瓦（Wa）符号是W。电功率的大小不但与电流做功的多少有关，而且与做功所用的时间有关。每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压，用电器在额定电压下正常工作的功率叫做额定功率，用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率。

目

录

• 1基本简介

• 2常用电器

• 3课外知识

• 4所有公式

• 5详细内容

• 6学习口诀

• 7安全用电

1基本简介

作为表示电流做功快慢的物理量，一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能。如果在"t"（SI单位为s）这么长的时间内消耗的电能“W”（SI单位为J），那么这个用电器的电功率就是P=W/t（定义式）电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积。

（P=U·I）。对于纯电阻电路，计算电功率还可以用公式P=I^2 R和P=U^2 /R。

每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压，用电器在额定电压下正常工作的功率叫做额定功率，用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率。

瓦特1瓦特（1W）=1焦/秒(1J/s)=1伏·安(V·A)

① W—电能—焦耳（J） ② 1kw·h=3.6×10^6J

t—时间—秒(s) t=1小时（h）=3600秒(s)

P—用电器的功率—瓦特（W） P=1kw=1000w

P=W/t

(两套单位，根据不同需要，选择合适的单位进行计算)

W—能量表示符号。

W—瓦，功率单位 电功率(简称功率)所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。两端电压为U、通过电流为I的任意二端元件(可推广到一般二端网络)的功率大小为P = UI功率的国际单位制单位为瓦特(W)，常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它们与W的换算关系是：1mW=1000000W ；1kW=1000W

吸收或发出：一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件(如理想电容、电感元件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率P = 0。通常所说的功率P又叫做有功功率或平均功率。

实际电路的性质

⑴串联电路

P(电功率)U(电压)I(电流)W(电功)R(电阻)t(时间)

电流处处相等 I1=I2=I总(电流处处相等且等于总电流)

总电压等于各用电器两端电压之和 U总=U1+U2 (总电压等于各部分电压之和)

总电阻等于各电阻之和 R总=R1+R2

分压原理 U1：U2=R1：R2 =P1：P2

总电功等于各电功之和 W总=W1+W2

W1：W2=R1：R2=U1：U2 =P1：P2=Q1:Q2

总功率等于各功率之和 P总=P1+P2 或U^2/R1+R2

电流与电功率和电压之间的关系：I=P/U

额定功率比实际功率等于额定电压比实际电压的平方 Pe/Ps=(Ue/Us)的平方

⑵并联电路

总电流等于各支路电流之和 I总=I1+I2

各处电压相等 U1=U2=U总

总电阻等于各电阻之积 ：各电阻之和 R总=(R1*R2)/(R1+R2) 1/R=1/R1+1/R2

总电功等于各电功之和 W总=W1+W2

分流原理 I1：I2=R2：R1=W1：W2=P1：P2

总功率等于各功率之和 P总=P1+P2 或U^2/R总

并联电路比例关系

I1：I2=P1：P2=R2：R1

电流的求法：I=P/U

⑶同一用电器的电功率

W1：W2=R2：R1=I1：I2 =P1：P2=Q1:Q2

注：^代表次方

电压相同时，越串联总功率越小，越并联总功率越大

推导：①当电路中只有一个电阻时，总功率为 P总=U^2/R

②当电路中有两电阻并联或串联时，设电阻相等。则两电路总功率分别为

并联时 P总=U^2(R1+R2)/R1*R2

串联时 P总=U^2/R总(串联R总=各电阻阻值之和)

③当电路中电压相同时，

因为 R1+R2(串联总电阻)>R(单个电阻)>R总(并联总电阻)

所以 P并>P单个电阻>P串这时，还有另一个结论。电压相同，串联时功率小的灯泡亮，并联时功率大的灯泡亮[1]

2常用电器

电功率实验电器名称 一般电功率（瓦） 估计用电量（千瓦时）

窗式空调机 800-1300 最高每小时0.8-1.3

窗式空调机一匹 约735 每匹每小时0.735（其他匹数按此标准倍数计算）

家用电冰箱 65-130 大约每日0.65-1.73

家用洗衣机单缸 230 最高每小时0.23

双缸 380 最高每小时0.38

电水壶 1200 每小时1.2

电饭煲 500 每20分钟0.16

电熨斗 750 每20分钟0.25

理发吹风器 450 每5分钟0.04

吊扇大型 150 每小时0.15

小型 75 每小时0.08

台扇16寸 66 每小时0.07

14寸 52 每小时0.05

电视机21寸 70 每小时0.07

25寸 100 每小时0.1

录像机 80 每小时0.08

音响器材 100 每小时0.1

电暖气 1600-2000 最高每小时1.6-2.0

电子表 0.00001 每小时 0.00000001

抽油烟机 140 每小时0.14

微波炉 1000 每小时1度电

吸尘器 800 每小时0.8

电子计算机（电脑）200 每小时0.2

手电筒 0.5 每小时0.0005

3课外知识

电功率计算公式（1）电灯泡上看铭牌：电灯泡上常标有“PZ220-25”字样，"PZ"表示拼音“普照”即普通照明，220表示额定电压是220V，25表示额定功率是25W（按实际功率定）。我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压，只有在额定电压下用电器才能正常工作。实际电压偏低，用电器消耗的功率低，不能正常工作。实际电压偏高，长期使用会影响用电器的寿命，还可能烧坏用电器。PZ是普通照明灯泡中“普”和“照”的汉语拼音的第一个字母，表示灯泡的型号。切记！

（2）“千瓦时”的来历：前面我们曾经提到“千瓦时”这个单位，现在可以知道它的由来了。由于功率等于1秒内所消耗的能，也就是P=W/t，把这个式子变形后得到W=Pt。W就是t这段时间用电器消耗的电能，式中W、P、t依旧是焦、瓦、秒。

将“220V 40W" "220V 60W”的两灯串联入接入家庭电路上，求他们的实际功率..

应先求出通过的电流和灯的电阻

R1=U^2/P=220V*220V/40W=1210欧姆

R2=U^2/P=220V*220V/60W=806.67欧姆

所以通过电流为 I=U/(R1+R2)=220V/(1210欧姆+806.67欧姆)=0.109A

所以实际功率为

P1=I^2*R1=0.109A*0.109A*1210欧姆=14.4W

P2=I^2*R2=0.109A*0.109A*806.67欧姆=9.6W

焦耳定律

电流通过导体产生的热量Q，跟电流I的平方成正比。

跟通电时间t成正比。

Q=I^2Rt=UIt=U^2t/R

1KWh=3.6*10^6J

纯电阻，也就是说电能全部转换为内能（热能）的情况下，叫做纯电阻。例如：（默认为纯电阻）电饭煲 电热壶（烧水用的） 电烫斗等。

但是电吹风机就不是了，因为总有部分电能是转换为机械能的。

所以，在纯电阻的情况下（电能全部转换为内能（热能））电热正好等于电功。 焦耳定律公式： Q=I*（I方）Rt 推导公式为：

Q=W=Pt=UIt

电动机电路中，求转化内能的公式

Q=I*(安)Rt

求总功的公式只能用Q=W=UIt

求机械能做工可以用Q=W总 — Q内能

也可以根据上面公式推导出 W机械=UIt 一 I*Rt

例题

把6V 2W 和6V 4W 的两个灯泡串联起来，接在6V电源上，两灯能否正常工作？为什么？他们的实际功率是多少？哪盏灯更亮些？它们的实际功率之比是多少？若把他们串联在12V的电源上，他们的实际功率是多少？

1、不能

2、因为他们是串联的，所以总电压等于各部分电压之和。因为加的压是6V，所以两灯都不能达到额定电压，所以便不能正常工作

3、设“6V 2W”的为L1;“6V 4W”的为L2

R1=(6V)^2/2W=18欧（^为平方的意思）

R2= (6V)^2/4W=9欧

所以R1:R2=2:1 所以U1:U2=2:1

U1=4V,U2=2V

P1=U^2/R1=2V^2/18欧=0.2W

P2=U^2/R2=4V^2/9欧=1.8W

4所有公式

电学的计算

⑴电阻 R

电功率记录仪①电阻等于材料电阻率乘以(长度除以横截面积) R=ρ×(L/S)

②电阻等于电压除以电流 R=U/I

③电阻等于电压平方除以电功率 R=U^2;/P

电阻：R=U^2/P

⑵电功是 W

电功等于电流乘电压乘时间 W=UIt(普通公式)

电功等于电功率乘以时间 W=Pt

电功等于电荷乘电压 W=UQ

电功等于电流平方乘电阻乘时间 W=I^2Rt(纯电阻电路)

电功等于电压平方除以电阻再乘以时间 W=(U^2/R)×t(同上)

⑶电功率 P

①电功率等于电压乘以电流 P=UI

②电功率等于电流平方乘以电阻 P=I^2*R(纯电阻电路)

③电功率等于电压平方除以电阻 P=U^2/R(同上)

④电功率等于电功除以时间 P=W/t

⑤.电功率P=UI

注：当相同的电阻在同一电路中时，功率会变成之前的四分之一。

⑷电热Q

电热等于电流平方乘电阻乘时间 Q=I^2Rt(普通公式)

电热等于电流乘以电压乘时间 Q=UIt=W(纯电阻电路)

电热等于电压平方除以电阻再乘以时间Q=(U^2/R)t(纯电阻电路)

电热在一般情况下是等于消耗的电能的，前提条件是在纯电阻的用电器中。

计算公式

1. P=W/t 主要适用于已知电能和时间求功率

2. P=UI 主要适用于已知电压和电流求功率

3. P=U^2/R =I^2R主要适用于纯电阻电路

一般用于并联电路或电压和电阻中有一个变量求解电功率

4.P=I^2R 主要用于纯电阻电路

一般用于串联电路或电流和电阻中有一个变量求解电功率

5.P=n/Nt 主要适用于有电能表和钟表求解电功率

t-----用电器单独工作的时间，单位为小时

n----用电器单独工作 t 时间内电能表转盘转过的转数

N----电能表铭牌上每消耗 1 千瓦时电能表转盘转过的转数

功率的比例关系

串联电路：P/P'=R/R' P总=P'*P''/P'+P"

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电功率、焦耳定律实验题

电功率、焦耳定律实验题

（2013•株洲）小红同学在实验室测量额定电压为2.5V，电阻约为5Ω的小灯泡的额定功率，实验电路如甲图所示

（1）小红同学按甲的电路图连接好了部分实物图（乙图），请同学们用笔画线代替导线，将实物图连线完整．在开关闭合之前，应将滑片P置于滑动变阻器的最 端（填“左”或“右”）．

（2）在小红同学连接好的实物图（乙图）中，有两处不当之处，请同学们指出：

、

；

（3）小红在大家的指导下修正了实物图，但是在实验的过程中，小灯泡突然熄灭，检查发现电流表有示数，电压表的示数为零，那可能出现的故障是（）．

A．小灯泡断路；B．小灯泡短路；C．滑动变阻器断路．

（4）排除一切故障后，小红同学再调节滑动变阻器，使灯泡两端电压达到额定电压，此时电流表的示数如丙图所示，此时电流为

A，小灯泡的额定功率为 W．

（2013•重庆）小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（小灯泡的额定功率小于1W）、滑动变阻器（50Ω1A）、以及符合实验要求的电表、开关和导线．如图（甲）是小亮同学没有连接完整的电路．

（1）本实验的实验原理是：

（2）请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．

（3）小亮同学连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是

（写出一种即可）．

（4）小亮同学排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视（ ）（选填序号）．

A．小灯泡亮度 B．电压表示数 C．电流表示数 D．滑动变阻器滑片 （5）小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率时，应将滑片P向 端移动（选填“A”或“B“）．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图（乙）所示，则小灯泡的额定功率是 W，此时小灯泡的电阻是 Ω．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有 的作用．

电功、电功率、焦耳定律的教案示例

电功、电功率、焦耳定律的教案示例

电功、电功率、焦耳定律的教案示例

一、教学目标

1.理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。

2.了解实际功率和额定功率。

3.了解电功和电热的关系。

4.了解公式Q=I2Rt（P=I2R）和

5.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。

6.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。

二、重点、难点分析

1.教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算。

2.难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。

三、主要教学过程

（一）提出问题，引入新课

1.通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）

2.电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。

电能→机械能，如电动机。

电能→内能，如电热器。

电能→化学能，如电解槽。

本节课将重点研究电路中的能量问题。

（二）教学过程设计

1.电功

（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。

（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。

电能通过电流做功转化为其他形式能。

上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=qUAB。

对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=ItU。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。

（3）表达式：W=IUt

说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。

②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。

（4）单位：电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（s），则电功的单位是焦耳（J）。

焦耳定律三个公式

焦耳定律三个公式

焦耳定律三个公式

焦耳定律是研究热学中的基本定律之一，描述了能量转换的原理。它建立在能量守恒定律的基础上，指出了能量转化的过程中所涉及的物理量之间的关系。焦耳定律的三个公式分别是功率公式、电功率公式和电阻功率公式。下面将详细介绍这三个公式。

1.功率公式：

焦耳定律的功率公式描述了功率与电力和电流之间的关系。它表示为P=IV，其中P为功率，单位为瓦特(W)；I为电流，单位为安培(A)；V为电压，单位为伏特(V)。这个公式表明，功率等于电流与电压的乘积。

功率可以理解为单位时间内能量的转移速度，或者说单位时间内对外界做功的速率。根据焦耳定律，电流是电荷通过导体的速率，而电压则是电荷在导体上受到的驱动力。因此，功率公式可以理解为电流通过导体时所受到的驱动力乘以电流的速率。换句话说，功率等于电流通过导体时所产生的能量转移速度。

2.电功率公式：

焦耳定律的电功率公式描述了电功率与电阻、电流和电压之间的关系。它表示为P=I^2R，其中P为电功率，单位为瓦特(W)；I为电流，单位为安培(A)；R为电阻，单位为欧姆(Ω)。

电功率可以理解为单位时间内克服电阻所消耗的能量。由于电流通过电阻时会产生电阻的热量，所以电功率可以看作是电阻产生热量的速率。根据焦耳定律，电阻的热量与电流的平方成正比。因此，电功率公式中的电流平方表明了电功率与电流的关系，而电阻则是电功率的比例因子。 3.电阻功率公式：

焦耳定律的电阻功率公式描述了电阻功率与电阻和电压之间的关系。它表示为P=V^2/R，其中P为电阻功率，单位为瓦特(W)；V为电压，单位为伏特(V)；R为电阻，单位为欧姆(Ω)。

电阻功率可以理解为单位时间内通过电阻消耗的能量。根据焦耳定律，电阻消耗的能量与电流通过电阻时所产生的热量成正比，而产生热量的大小与电压的平方成正比。因此，电阻功率公式中的电压平方表明了电阻功率与电压的关系，而电阻则是电阻功率的比例因子。

综上所述，焦耳定律的三个公式分别是功率公式、电功率公式和电阻功率公式。这些公式描述了能量转化的原理，揭示了能量转换过程中各物理量之间的关系。通过对这些公式的应用，我们可以更深入地理解和分析能量转换的过程，并为实际问题提供解决方案。

初中物理：欧姆定律、电功率、焦耳定律

初中物理：欧姆定律、电功率、焦耳定律

1

1.如图所示电路，电源电压不变，R1的阻值为20Ω。只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A；S1、S2都闭

合时，电流表的示数为0.5A。

求：（1）电源电压。

（2）R2的阻值。

（3）S1、S2都闭合时电路消耗的总功率。

2.如图30所示，电源两端电压为6V并保持不变，电阻R1的阻值为8Ω。当开关S闭合时，电压表示数为2V。

求：

（1）电阻R2的阻值；

（2）电阻R2消耗的电功率P2。

R1

A R2

S1 S2

S

R1 R2

V 2

3.如图甲所示，是一个检测空气质量指数的检测电路。其中R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量

指数的关系如图30乙所示，已知电源电压6V保持不变，R0=2.5Ω，当闭合开关S后，电压表示数为2V时，

求：

（1）通过R0的电流；

（2）1min内R0消耗的电能；

（3）此时的空气质量指数。

4.如图28所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的额定功率为1 W，电阻R1的额定电压为4V。当开关S1闭合、S2断开时，R1恰好正常工作；当开关S1、S2都闭合后电流表的示数为 0.75 A，

求：

（1）当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数；

（2）R2的阻值；

（3）开关S1、S2都闭合时,R2的实际功率。

甲 R0

S V

R

乙 空气质量指数

0 0.1 0.2 0.3 0.4 25 50 75

1/R /（Ω-1）

S1 R1

R2 S2

A

3

5.某兴趣小组的同学自制了一台电烘箱，接在家庭电路中使用时，通过电烘箱中的电阻丝的电流为5A。

求：（1）这台电烘箱的电功率；

（2）这台电烘箱的电阻丝工作时的阻值；

（3）这台电烘箱工作2分钟产生的热量。

6.在图26所示的电路中，电源两端电压为3V且保持不变，电阻R2的阻值为5Ω。当开关S闭合后，电压

表的示数为2V。

求：（1）电流表的示数；

（2）电路消耗的电功率。

7.图所示电路，电源电压12V保持不变，R1的阻值10Ω。只闭合开关S1，电流表示数为0.4A。