电功、电热、电功率和热功率
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电功、电功率、电能、电热之间的区别联系一、电功是电流所做的功,实质就是电能转化为其他形式能的过程,表示电流做功多少的物理量,用W表示电功。
单位为焦耳(J),焦耳这个单位很小,用起来不方便,生活中常用“度”做电功的单位,就是平常说的用了几度电的“度”。
“度”在技术中叫做千瓦小时(kwh)。
1、电功的计算公式:电功W(度)=电功率P(kw)×时间t(h)电功W(度)=电压U(kv)×电流I(A)×时间t(h);电功W(度)=电压U(v)×电流I(A)×时间t(秒)二、电功率是单位时间内电流所做的功。
表示电流做功的快慢。
单位为瓦(w)或千瓦(kw)。
1、电功率的计算公式:电功率P(瓦w)=电压U(伏V)×电流I(安A)电功率P(瓦w)=电功W(焦耳J)/时间t(秒s)电功率P(瓦w)=电阻R(欧姆Ω)×I2电功率P(瓦w)=U2/R2、电功率单位换算关系:1千瓦(kw)=1000瓦(w);1瓦=1伏·安=1焦/秒三、电能就是电流的能量,是电流以各种形式做功的能力。
电流可以近似地类比为水流,水流具有动能与势能,电同样具有能量,具体表现为做功,单位是度或者千瓦小时。
1、电能的计算公式:电能(kWh)=电功率P(kw)×时间t(h)2、电能单位换算关系:1度=1千瓦小时(kWh)=3600焦耳(J);1大卡(Kcal)=4187焦耳(J);1大卡(Kcal)=1000卡(cal);1焦耳(J)=0.24卡(cal);1千瓦(kw)=1000焦耳(J)。
四、电热是电流流过导体时所产生的热量,是电能转化的热能,单位为焦耳(J)。
1、电热的计算公式:A、电热Q(焦耳J )=电流I2(安A)×电阻R(欧Ω)×时间t (秒s)但是这种公式只适用于纯电阻电路,即电流通过导体时,如果电能全部转化为热,而没有同时转化成其他形式的能量,那么就是纯电阻电路,电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,即Q=W=UIt。
电功、电热、电功率和热功率1.电功是电能转化为其他形式能的量度,电热是电能转化为内能的量度. 计算电功时用公式W =IUt ,计算电热时用公式Q =I 2Rt .2.从能量转化的角度来看,电功和焦耳热之间的数量关系是W ≥Q 、UIt ≥I 2Rt .(1)纯电阻电路:如电炉等构成的电路,电流做功将电能全部转化为内能,此时有W =Q .计算时可任选一公式:W =Q =Pt =I 2Rt =UIt =U 2Rt . (2)非纯电阻电路:如含有电动机、电解槽等的电路,电流做功除将电能转化为内能外,还转化为机械能、化学能等,此时有W >Q .电功只能用公式W =UIt 来计算,焦耳热只能用公式Q =I 2Rt 来计算.对于非纯电阻电路,欧姆定律不再适用. 1、如图8所示的电路中,电源的输出电压恒为U ,电动机M 线圈 电阻与电炉L 的电阻相同,电动机正常工作,在相同的时间内, 下列判断正确的是( ) A .电炉放出的热量与电动机放出的热量相等图8B .电炉两端电压小于电动机两端电压C .电炉两端电压等于电动机两端电压D .电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率解析 电炉是纯电阻,电动机是非纯电阻,由于电炉和电动机构成串联电路,二者的电流相等,则电炉两端电压小于电动机两端电压,又Q =I 2Rt ,故A 、B 正确,C 、D 错误. 答案 AB电功和电热的处理方法1.P =UI 、W =UIt 、Q =I 2Rt 在任何电路中都能使用.在纯电阻电路中,W =Q ,UIt =I 2Rt ,在非纯电阻电路中,W >Q ,UIt >I 2Rt .2.在非纯电阻电路中,由于UIt >I 2Rt ,即U >IR ,欧姆定律R =UI 不再成立.3.处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.2、电阻R 和电动机M 串联接到电路中,如图9所示,已知电阻R 跟电动机线圈的电阻值相等,电键接通后,电动机正常工作,设电阻R 和电动机M 两端的电压分别为U 1和U 2, 经过时间t ,电流通过电阻R 做功为W 1,产生热量为Q 1,图9电流通过电动机做功为W 2,产生热量为Q 2,则有( ) A .U 1<U 2,Q 1=Q 2 B .U 1=U 2,Q 1=Q 2 C .W 1=W 2,Q 1>Q 2D .W 1<W 2,Q 1<Q 2答案 A解析 电动机是非纯电阻,其两端电压U 2>IR =U 1,B 错;电流做的功W 1=IU 1t ,W 2=IU 2t ,因此W 1<W 2,C 错;电流产生的热量由Q =I 2Rt 可判断Q 1=Q 2,A 对,D 错. 3、如图5所示为一未知电路,现测得两个端点a 、b 之间的电阻 为R ,若在a 、b 之间加上电压U ,测得通过电路的电流为I , 则该未知电路的电功率一定为( ) A .I 2RB.U 2R图5C .UID .UI -I 2R答案 C解析 不管电路是否为纯电阻电路,电路的电功率一定为P =UI ,选项C 正确;只有电路为纯电阻电路时,才有P =UI =I 2R =U 2R,故A 、B 错误;而UI -I 2R 为电能转化为其他形式能的功率,故D 错误.4、在研究微型电动机的性能时,应用如图6所示的实验电路.调节滑动变阻器R 并控制电动机停止转动时,电流表和电 压表的示数分别为0.50 A 和2.0 V .重新调节R 并使电动 机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A 图6和24.0 V .则这台电动机正常运转时输出功率为 ( ) A .32 W B .44 W C .47 W D .48 W答案 A解析 当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为r =UI ,代入数据得r =4 Ω,重新调节R 并使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出功率为P =UI -I 2r ,代入数据得P =32 W ,B 、C 、D 错误,A 正确.5、如图7所示,电源电动势E =8 V ,内电阻为r =0.5 Ω,“3 V ,3 W ”的灯泡L 与电动机M 串联接在电源上,灯泡刚好正常发光,电动机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R 0=1.5 Ω.下列说法中正确的 是( ) A .通过电动机的电流为1.6 A图7B .电源的输出功率是8 WC .电动机消耗的功率为3 WD .电动机的输出功率为3 W 答案 D解析 “3 V,3 W ”的灯泡L 与电动机M 串联,说明通过灯泡与电动机的电流相等,其电流大小为I L =P L U L =33A =1 A ;路端电压U =E -Ir =8 V -1×0.5 V =7.5 V ,电源的输出功率P 出=UI =7.5×1 W =7.5 W ;电动机消耗的功率为P M =P 出-P L =7.5 W -3 W=4.5 W ;电动机的热功率为P 热=I 2L R 0=12×1.5 W =1.5 W ;电动机的输出功率为P M-P 热=4.5 W -1.5 W =3 W ;本题答案为D.6、如图9所示,一直流电动机与阻值R =9 Ω的电阻串联在电源上,电源电动势E =30 V ,内阻r =1 Ω,用理想电压表测出电动机 两端电压U =10 V ,已知电动机线圈电阻R M =1 Ω,则下列 说法中正确的是( )图9A .通过电动机的电流为10 AB .电动机的输入功率为20 WC .电动机的热功率为4 WD .电动机的输出功率为16 W 答案 BCD解析 由E =30 V ,电动机两端电压为10 V 可得R 和电源内阻上分担电压为20 V ,则I =209+1A =2 A ,故A 错误;电动机输入功率P =UI =10 V ×2 A =20 W ,故B 正确;P 热=I 2R M =4×1 W =4 W ,故C 正确;P 输出=P -P 热=20 W -4 W =16 W ,故D 正确. 7、一台小型电动机在3 V 电压下工作,用此电动机提升所受重力为4 N 的物体时,通过它的电流是0.2 A .在30 s 内可使该物体被匀速提升3 m .若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求: (1)电动机的输入功率;(2)在提升重物的30 s 内,电动机线圈所产生的热量;。
第二讲电功和电热【知识点一】电功和电功率1.电功定义:电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流做的功。
用W表示。
(单位:焦耳(J)。
1J=1V·A·s)实质:是能量守恒定律在电路中的体现。
即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,在转化过程中,能量守恒,即有多少电能减少,就有多少其他形式的能增加。
表达式:W UIt=2.电功率定义:单位时间内电流所做的功。
(单位:为瓦特(W)。
1W=1J/s)表达式:WP UIt==★额定功率和实际功率额定功率:用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率。
实际功率:用电器在实际电压下的功率。
实际功率P实=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
题型一:电功率基础计算【例】夏天,空调器正常工作时制冷状态与送风状态交替运行。
一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图所示,此空调器运转1h用电( )A 1.0度B 1.5度C 2.0度D 2.5度【例】两个绕线电阻分别标有“100Ω、10w”和“20Ω、40W”,则它们的额定电流之比为()A 5:5B 10:20C 5:10D 1:2000【例】两个小灯泡,分别标有“1A、4W”和“2A、1W”的字样,则它们均在正常发光时的电阻阻值之比为()A 2∶1 B16∶1 C 4∶1 D 1∶16【例】据报道,“神舟”八号飞船将2011年下半年发射。
它是一个无人目标飞行器,为中国的空间站作对接准备,也是中国神舟系列飞船进入批量生产的代表。
“神舟”飞船上的太阳能电池是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。
在正常照射下,太阳能电池的光电转换效率可达24%。
单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势,可获得0.1A的电流,则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是()A 0.24JB 0.25JC 0.26JD 0.28J题型二:电功率与电阻率结合【例】甲、乙两根粗细相同的不同导线,电阻率之比为1∶2,长度之比为4∶1,那么两根导线加相同的电压时,其电功率之比P甲∶P乙=________;如果通过两根导线的电流强度相同,则其电功率之比P甲∶P/乙=_________。
高中物理:电功和电功率【知识点的认识】1.电功(1)电功:电路中电场力移动电荷做的功.(2)公式:W=qU=IUt.(3)实质:电能转化成其他形式能的过程.2.电功率(1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢.(2)公式:P==IU.3.电热:电流流过导体产生的热量.由焦耳定律来计算,Q=I2Rt.4.热功率:单位时间内的发热量,表达式为:P═I2R.【命题方向】(1)常考题型考查对电功与电热:功率为10w的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60W的白炽灯,均用10W的LED灯替代.估算出全国一年节省的电能最接近()A.8×108KW•h B.8×1010KW•h C.8×1011KW•h D.8×1013KW•h分析:全国大约有5.5亿户人家,每天亮灯时间大约4h,已知白炽灯和节能灯的额定功率和各自的工作时间,根据公式W=Pt可求节能灯少消耗的电能.解:全国一年节省的电能最接近W=Pt=2(0.06kW﹣0.01kW)×5.5×108×4h×365=8.03×1010kW•h.故选B.点评:本题考查的功率的计算,关键是要了解全国有多少家庭及每天亮灯时间.解题过程中要注意单位的换算,同时养成节能的好习惯.(2)第二类常考题型是考查电功率与热功率的理解:额定电压都是110V,额定功率P A=100W、P B=40W的电灯两盏,若接在外电压是220V的电路上,使每盏电灯均能正常发光,且电路中消耗的功率最小的电路是下图所示的()A.B.C.D.分析:由题可知,灯泡的电压相等,但是灯泡的功率不同,由此可以知道两种灯泡的电阻的大小不同,在由电路的串并联的知识先逐个分析灯泡能否正常的发光,再判断消耗的功率最小的电路.解:A、由于AB两个灯泡的电阻大小不同,所以直接把AB串连接入电路的话,AB的电压不会平分,AB不会同时正常发光,所以A错误;B、由于额定电压都是110V,额定功率P A=100W、P B=40W,由此可知R B>R A,把灯泡A与电阻并联的话,会使并联的部分的电阻更小,所以AB的电压不会平分,AB不会同时正常发光,所以B错误;C、由于额定电压都是110V,额定功率P A=100W、P B=40W,由此可知R B>R A,把灯泡B与电阻并联的话,可以使并联部分的电阻减小,可能使A与并联部分的电阻相同,所以AB能同时正常发光,并且电路消耗的功率与A灯泡的功率相同,所以总功率的大小为200W;D、把AB并联之后与电阻串连接入电路的话,当电阻的阻值与AB并联的总的电阻相等时,AB就可以正常发光,此时电阻消耗的功率为AB灯泡功率的和,所以电路消耗的总的功率的大小为280W;由CD的分析可知,正常发光并且消耗的功率最小的为C,所以C正确.故选C.点评:解答本题是一定要注意题目要同时满足两个条件即灯泡能够正常发光并且消耗的功率还要最小.此类问题的分析思路分两步:先分清哪个电路的灯泡能正常发光,这里可以从电压、电流、电功率三个量中任意挑选一个使其达到其额定值,其余两个也达到额定值;确定了正常发光的电路后,再比较哪一个的实际功率小,可以用计算的方法比较,也可以用定性分析的方法比较.【解题方法点拨】1.电功与电热、电功率与热功率的理解纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热W=UIt=UqQ=I2Rt=tW=Q W=UIt=Uq,Q=I2RtW>Q电功率与热功率P电=UI,P热=I2R=P电=P热P电=UI,P热=I2RP电>P热2.电功和电热的处理方法无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中,发热功率都是I2r.处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.。
电功、电功率、电能、电热之间的区别联系一、电功是电流所做的功,实质就是电能转化为其他形式能的过程,表示电流做功多少的物理量。
用W表示电功(注意,电功率P的单位也用w表示,不要搞混淆)。
单位为焦耳,焦耳这个单位很小,用起来不方便,生活中常用“度”做电功的单位,就是平常说的用了几度电的“度”。
“度”在技术中叫做千瓦小时,符号是kWh。
1、电功的计算公式:电功W(度)=电功率P(kw)×时间t(h)=电压U(kv)×电流I(A)×时间t(h);电功W(焦耳J )=电压U(v)×电流I(A)×时间t(秒)二、电功率是单位时间内电流所做的功。
表示电流做功的快慢。
单位为瓦(w)或千瓦(kw)。
1、电功率的计算公式:电功率P(瓦w)=电压V(伏V)×电流(安A)=电功W(焦耳J)/时间t(秒s)=R I2 =U2/R2、电功率单位换算关系:1千瓦(kw)=1000瓦(w);1瓦=1伏·安=1焦/秒三、电能就是电流的能量,是电流以各种形式做功的能力。
电流可以近似地类比为水流,水流具有动能与势能,电同样具有能量,具体表现为做功。
,单位是度或者千瓦小时。
1、电能的计算公式:电能(kWh)=有功功率P(kw)×时间t(h)2、电能单位换算关系:1度=1千瓦小时(kWh)=3600焦耳(J); 1大卡(Kcal)=4187焦耳(J)1大卡(Kcal)=1000 卡(cal);1焦耳(J)=0.24卡(cal)1千瓦(kw)=1000焦耳(J);四、电热是电流流过导体时所产生的热量。
是电能转化的热能。
单位为焦耳。
1、电热的计算公式:A、电热Q(焦耳J )=电流I2(安A)×电阻R(欧Ω)×时间t(秒s)但是这种公式只适用于纯电阻电路,即电流通过导体时,如果电能全部转化为热,而没有同时转化成其他形式的能量,那么就是纯电阻电路,电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,即Q=W=UIt。
电功、电热、电功率、热功率一、基础知识 1、电功(1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功. (2)公式:W =qU =IUt (适用于任何电路).(3)电流做功的实质:电能转化成其他形式能的过程. 2、电功率(1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢. (2)公式:P =W /t =IU (适用于任何电路). 3、焦耳定律(1)电热:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比.(2)计算式:Q =I 2Rt . 4、热功率(1)定义:单位时间内的发热量. (2)表达式:P =Qt =I 2R .二、练习1、如图所示是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I -R 图象.现将甲、乙串联后接入电路中,则( )A .甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小B .甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小图8C .在相同时间内,电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少D .甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率少 答案 C解析 若将两电阻丝串联接入电路中,由于通过两电阻丝的电流相同,由题图可知,此时甲的电阻大于乙的电阻,所以甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大,A 错误;由于两电阻丝的横截面积、长度均相同,故甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大,B 错误;由Q =I 2Rt 可知,在相同时间内,电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少,C 正确;由P =I 2R 可知,D 错误.2、(2012·上海单科·13)当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C ,消耗的电能为0.9 J .为在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )A .3 V,1.8 JB .3 V ,3.6 JC .6 V,1.8 JD .6 V ,3.6 J答案 D解析 设两次加在电阻R 上的电压分别为U 1和U 2,通电的时间都为t .由公式W 1=U 1q 1和W 1=U 21R t 可得:U 1=3 V ,t R =0.1.再由W 2=U 2q 2和W 2=U 22R t 可求出:U 2=6 V ,W 2=3.6 J ,故选项D 正确.3、(2012·浙江理综·17)功率为10 W 的发光二极管(LED 灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60 W 的白炽灯,均用10 W 的LED 灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近 ( )A .8×108 kW·hB .8×1010 kW·hC .8×1011 kW·hD .8×1013 kW·h答案 B解析 按每户一天亮灯5小时计算,每户一年节省的电能为(2×60-2×10)× 10-3×5×365 kW·h =182.5 kW·h ,假设全国共有4亿户家庭,则全国一年节省的电能为182.5×4×108 kW·h =7.3×1010 kW·h ,最接近于B 选项,故选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.4、(2011·全国·17)通常一次闪电过程历时约0.2 s ~0.3 s ,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时间仅40 μs ~80 μs ,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V ,云地间距离约为1 km ;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为 6 C ,闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的.根据以上数据,下列判断正确的是 ( )A .闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB .整个闪电过程的平均功率约为1×1014 WC .闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/mD .整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J 答案 AC解析 由电流的定义式I =q t 知I =660×10-6 A =1×105A ,A 正确;整个闪电过程的平均功率P =W t =qU t =6×1.0×1090.2 W =3×1010 W(t 代入0.2 s 或0.3 s),B 错误;由E =U d =1.0×1091×103 V/m =1×106 V/m ,C 正确;整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W =qU =6×109 J ,D 错误.5、如图所示的电路中,输入电压U 恒为12 V ,灯泡L 上标有“6 V ,12 W ”字样,电动机线圈的电阻R M =0.5 Ω.若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是 ( ) A .电动机的输入功率为12 WB .电动机的输出功率为12 WC .电动机的热功率为2 WD .整个电路消耗的电功率为22 W 答案 AC解析 电动机为非纯电阻电器,欧姆定律对电动机不再适用,灯泡L 正常发光,则I L =P 灯U 灯=2 A ,所以电路中的电流I =2 A ,故整个电路消耗的总功率P 总=UI =24 W ,D 错;电动机的输入功率等于P 总-P 灯=12 W ,A 对;电动机的热功率P 热=I 2R M =2 W ,输出功率P 出=12 W -2 W =10 W ,B 错,C 对.6、电阻R 和电动机M 串联接到电路中,如图所示,已知电阻R 跟电动机线圈的电阻值相等,电键接通后,电动机正常工作,设电阻R 和电动机M 两端的电压分别为U 1和U 2,经过时间t ,电流通过电阻R 做功为W 1,产生热量为Q 1,电流通过电动机做功为W 2,产生热量为Q2,则有( ) A .U 1<U 2,Q 1=Q 2 B .U 1=U 2,Q 1=Q 2 C .W 1=W 2,Q 1>Q 2D .W 1<W 2,Q 1<Q 2答案 A解析 电动机是非纯电阻,其两端电压U 2>IR =U 1,B 错;电流做的功W 1=IU 1t ,W 2=IU 2t ,因此W 1<W 2,C 错;电流产生的热量由Q =I 2Rt 可判断Q 1=Q 2,A 对,D 错.7、如图所示的电路中,电源的输出电压恒为U ,电动机M 线圈 电阻与电炉L 的电阻相同,电动机正常工作,在相同的时间内, 下列判断正确的是( )A .电炉放出的热量与电动机放出的热量相等B .电炉两端电压小于电动机两端电压C .电炉两端电压等于电动机两端电压D .电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率 解析 电炉是纯电阻,电动机是非纯电阻,由于电炉和电动机构成串联电路,二者的电流相等,则电炉两端电压小于电动机两端电压,又Q =I 2Rt ,故A 、B 正确,C 、D 错误. 答案 AB8、如图所示为一未知电路,现测得两个端点a 、b 之间的电阻为R ,若在a 、b 之间加上电压U ,测得通过电路的电流为I ,则该未知电路的电功率一定为( ) A .I 2R B.U 2R图5C .UID .UI -I 2R答案 C解析 不管电路是否为纯电阻电路,电路的电功率一定为P =UI ,选项C 正确;只有电路为纯电阻电路时,才有P =UI =I 2R =U 2R,故A 、B 错误;而UI -I 2R 为电能转化为其他形式能的功率,故D 错误.。