1.3 电功率和能量

- 1 - 电功、电功率及电路中的能量转化

考纲要求：Ⅰ 难易程度：★★★☆☆

如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升。已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力导线电阻，则

A．电源内阻ErRI

B．电源内阻2EmgvrRII

C．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大

D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小

【参考答案】BC

【试题解析】根据能量守恒可得，在时间t内消耗电能转化为机械能和内能，所以W电=mgvt+I2Rt，又有W电=EIt–I2rt，联立解得：2EmgvrRII，故A错误，B正确；如果电动机转轴被卡住而停止转动，则电动机相当于电阻为R的电阻，电路的电流将会迅速增大，根据功率公式P=I2r可知较短时间内电源消耗的功率将变大，故C正确，D错误。

一辆电动观光车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，电动车受到的阻力是车重的k倍，忽略电动观光车内部的摩擦，则

A．电动机的内阻为ERI

B．电动机的内阻为2EkmgvRII

C．电动车的工作效率kmgvEI

D．电动机的工作效率EIkmgvEI - 2 - 在如图所示电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5

Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0

A。则以下判断中正确的是

A．电源两端的电压为8 V

B．电源输出的电功率为20 W

C．电动机两端的电压为7.0 V

D．电动机的输出功率为12 W

有人在调制电路时用一个“100 kΩ 18W”的电阻和一个“300 kΩ 18W”的电阻串联，作为400 kΩ的电阻使用，此时两串联电阻允许消耗的最大功率为

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参考资料 学习帮手 第17单元：电功和电功率 焦耳定律

【教学结构】

一、电功

电功、电功率、电热是本章书的重要概念，也是学生学习的难点，教学过程中必须给以足够的重视。

1.复习电场力做功：W=Uq，U为电场中两点间电势差，在电路中即为导体两端电压，q为电量，电路中为流过导体截面电量。

2.电功：电流做的功简称电功。导体两端加上电压，导体内建立电场，在电场力作用下自由电子定向移动，形成电流，电场力做功，又说成电流做功。

W=UIt，电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端电压、电路中的电流强度和通电时间成正比。

3.电流做功，把电能转化为其它形式的能

(1)电流通过纯电阻（电灯，电炉子等）电路做功，把电能转化为内能。

(2)电流通过电解液做功，把电能转化为化学能。

(3)电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能。

二、电功率

1.定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率，用p表示电功率则

ptW=UI，p的单位：瓦特W，U：伏特V I：安培A。

2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢，亦为单位时间电流做的功。灯越亮电功率越大。

3.额定电压：用电器安全正常工作的最大电压。日常照明灯泡额定电均为220V，机床上用的灯泡额定电压为36V。

额定功率：用电器安全正常工作的最大功率。照明灯泡上标有220V 60W，60W即为额定电功率。额定电功率是根据用电器自身结构而决定的。

4.注意区别额定功率和实际功率。

实验：把“220V 30W”和“220V 100W”的灯泡并联在220V电路上和串联后接入220V电路上，观察灯泡发光情况，并接在220V电路上时，两个灯的电压都是额定电压，电功率均为额定功率，100W的灯比30W的灯亮很多，串联后接在220V电路上，观察到的现象是两个灯都不如并联时亮，且30W灯比100W灯亮，由此可知：①两个灯的电功率都不是额定功率，都小于额定功率，应称为实际消耗功率，②额定功率大的灯实际消耗功率不一定大，应由灯两端实际电压和流过灯的实际电流决定。

高二物理知识点总结电路篇

电路是物理学中的一个重要分支，涉及到电流、电压、电阻等概念和原理。本文将对高二物理课程中的电路知识进行总结，帮助同学们系统地理解和掌握电路的基本概念和运行原理。

一、电路基础知识

1.1 电流和电荷

在电路中，电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的数量。电荷（Q）的单位为库仑（C），电流（I）的单位为安培（A）。

1.2 电压和电势差

电压是电势差在电路中的表现，用符号U表示，单位是伏特（V）。电势差指的是两点之间的电势差异，电荷会沿着电势差的方向移动。

1.3 电阻和电阻率

电阻是对电流流动的阻碍作用，用符号R表示，单位是欧姆（Ω）。电阻率是物质本身对电流的阻碍程度，用符号ρ表示，单位是欧姆·米（Ω·m）。

二、串联和并联电路

2.1 串联电路 串联电路是指电器或电子元件依次连接在一条路径上的电路。串联电路中电流在各个元件之间保持不变，电压分布根据电阻大小进行分配。

2.2 并联电路

并联电路是指电器或电子元件平行连接在不同的路径上的电路。并联电路中电压在各个元件之间保持不变，电流根据电阻大小进行分配。

三、欧姆定律

欧姆定律是描述电路中电流、电压和电阻之间关系的重要定律。它的数学表达式为：U = I × R，其中U表示电压，I表示电流，R表示电阻。根据欧姆定律，我们可以通过已知电流和电阻来计算电压，或者通过已知电压和电阻来计算电流。

四、电功率和电能

4.1 电功率

电功率是电流通过电路时所做的功的大小，用符号P表示，单位是瓦特（W）。通过电流和电压可以计算电功率，公式为：P = I × U。

4.2 电能

电能是电流通过电路所携带的能量，用符号E表示，单位是焦耳（J）。电能可以通过电功率和时间计算得到，公式为：E = P × t。

五、电阻和导体的特性

5.1 线性电阻 线性电阻的电阻随着电流的变化而线性变化。根据欧姆定律，线性电阻的电流和电压成正比，电阻值恒定。

电功率和能量

电功率

在电压电流关联参考方向下，电功率 p 可写成p(t)=u(t)i(t)

p >0 表明元件吸收电能，p <0 表明元件释放电能。

在电压电流非关联参考方向下，p(t)=u(t)i(t)

p >0 表明元件释放电能，p <0 表明元件吸收电能

电能量

单位

在国际单位制中，电流（A），电荷（C）—库仑，电压（V），电能量（J）—焦耳，功率（W）—瓦特。

电路元件

集总元件假定：

在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端子流出的电流，两个端子之间的电压为单值量。

端子数目可分为二端、三端、四端元件等。

电阻元件

电阻是一种将电能不可逆地转化为其它形式能量（如热能、机械能、光能等）的元件。

1. 符号

2. 欧姆定律 (Ohm’s Law)

(1) 电压与电流的参考方向设定为一致的方向

(欧)u=Ri R称为电阻，电阻的单位: (Ohm，欧姆)

令G=1/R G称为电导

电导的单位:S(西) (Siemens,西门子)则欧姆定律表示为i=Gu.

线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数.伏安特性曲线:

电阻元件的伏安特性为一条过原点的直线

(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反

则欧姆定律写为:u=–Ri或 i=–Gu

注意： 公式必须和参考方向配套使用！

功率和能量

功率:

p吸=ui=i2R=u2/R

p吸=–ui–(–Ri)i=i2R

=–u(–u/ R) =u2/R

任何时刻,电阻元件绝不可能发出电能，它只能消耗电能。因此电阻又称为―无源元件‖和―耗能元件‖。

能量：可用功表示。从 t 到t0电阻消耗的能量：