综合复习(8)电功和电功率 生活用电

综合复习（8）电功和电功率生活用电二. 知识结构：1. 电功：电流做的功叫电功。

电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程。

电功的单位是焦。

2. 电功率：电功率是电流在单位时间内做的功。

等于电流与电压的乘积，P=IU。

电功率的单位是瓦。

3. 额定功率：用电器在额定电压下工作的功率叫额定功率。

在实际工作时，用电器的功率不一定等于额定功率。

4. 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，跟导体的电阻R成正比，跟通电的时间t成正比，Q=I2Rt。

1. 家庭电路：由电源线、电能表、开关、保险丝、用电器、插座等元件组成。

2. 安全用电常识：不接触电压高于36伏的带电体，不靠近高压带电体。

三. 知识点分析：（一）电功、电功率1. 电功、电功率和焦耳定律：公式：W=UItP=IUQ=I2·R·t根据欧姆定律可以推导出：，，，要注意这三组导出式，只能应用于纯电阻电路，应用时必须注意条件，即电流通过金属导体时，电能全部转化成内能，而没有转化成其它形式的能，在这样条件下才有电热Q等于电功W。

2. 额定功率：即用电器在额定电压时的电功率（用电器上所标出的功率）。

额定电压：即用电器正常工作时的电压。

要注意：用电器未在额定电压下工作时的功率，并非额定功率，这时的功率叫做实际功率，用电器的实际功率是随着它两端的电压而改变的。

灯泡在额定电压下工作时，具有额定功率，灯泡能正常发光；而当灯泡在低于或高于额定电压下工作时，灯炮所具有的实际功率也将低于或高于额定功率，这时灯泡的发光不正常甚至损坏，因此，应使用电器在额定电压下工作较为适当。

（二）生活用电1. 家用照明电路的电压是220伏特，交流电的周期是0.02秒，频率为50赫兹，电流每秒钟方向改变100次。

2. 千瓦时；电度表1度电=1千瓦时（即电功率为1千瓦的用电器，在1小时内电流所做的功。

）∵ W=P·t∴ 1千瓦时=1000瓦特×3600秒=3600000瓦特·秒=3600000焦耳。

3. 一般照明电路里使用的保险丝由电阻率比较大而熔点较低的铅锑合金制成。

在电路中的电流超过保险丝熔断电流时，保险丝立即熔断，使电路断开，从而保护用电器，避免引起火灾。

选用保险丝的时候，应该使用它的额定电流稍大于或等于电路的正常工作电流。

在照明电路中如果用铜丝代替保险丝，当电流超过额定电流时，铜丝不会熔断，起不到保险的作用。

保险丝以额定电流强度作为规格，选择时首先要弄清家庭同时使用的用电器的总功率P（用电器额定功率之和），然后根据式P=UI算出总电流I，保险丝的额定电流必须和总电流I相等、或稍为大一些。

4. 开关及保险丝必须与电路的火线相连。

开关接在火线上，当拉开开关切断电路时，电路上各部分都脱离了火线，这样人体碰到这些部分就不会触电，检修电路也比较方便。

能使整个电路更安全。

5. 电灯的开关应该接在火线和灯座（或灯头）之间，利用测电笔可以检查开关安装是否正确。

拧下灯泡，将开关闭合，把测电笔笔尖分别触灯座两接线柱，其中有一个氖管发光，再将开关断开，再用测电笔分别触两接线柱，如果两个都不发光，说明开关安装正确；如果仍有一个发光，说明开关接在零线和灯座之间，应予以纠正。

【典型例题】[例1] 在下图所示电路中，灯泡标有“3.8V 0.2A”，电阻R1为11欧，R2为19欧，电源电压保持不变。

求：（1）闭合S1、断开S2时，灯泡恰能正常发光，电源电压是多少伏？（2）闭合S2、断开S1时，灯泡的实际功率是多大？分析：表面上，该电路是混联电路。

实际上，电路中两个支路上的开关只有一个是闭合的，另一个断开，所以在题目所述的两种情况，都是灯泡与一个电阻串联。

解答：解法一：灯泡电阻（1）闭合S1、断开S2时，电阻R1与灯泡RL串联，此时灯泡恰好正常发光，说明灯泡两端电压为额定电压UL。

根据串联电路各段电压与总电压U的关系，得（2）闭合S2、断开S1时，电阻R2与灯泡RL串联，此时灯泡两端电压为。

灯泡的实际功率为解法二：本题可用电流数据求解。

（1）闭合S1、断开S2时，通过电路的电流为灯泡的额定电流0.2安。

电阻R 1两端电压为U1=IL·R1=0.2安×11欧=2.2伏。

电源电压为U=UL+U1=3.8伏+2.2伏=6伏（2）闭合S2、断开S1时，电阻R2与灯泡RL串联，灯泡电阻为19欧，电路总电阻为R＇=R2+RL=19欧+19欧=38欧。

电路总电流为。

电灯此时功率为P实=I2RL=（0.158安）2×19欧=0.47瓦说明：解决一个问题可以用不同的方法，只要使用的规律正确、计算无误，结果应当相同。

做题时，应当把问题考虑清楚，尽量多用几种方法求解，训练自己更好地分析问题和处理问题，提高自己的能力。

[例2] 如下图所示，已知电压U恒定，R1=1欧姆。

R2=4欧姆。

当断开S2，闭合S 1时，通过R1的电流为I1，R1的功率为P1，当断开S1，闭合S2时，通过R2的电流为I2，R2的功率为P2。

（1）I1和I2相比________大。

（2）若P1=P2，求R的阻值。

分析：电路中的两个电阻R1、R2分别由开关S1、S2控制。

电阻R串联在干路中。

当S1、S2中有一个断开，另一个闭合时，闭合电路中的电阻与R串联。

解答：（1）断开S2、闭合S1时，电路电阻为R1＋R，电流。

断开S1、闭合S2时，电路电阻为R2+R，电流。

比较I1、I2可知，由于R1=1欧、R2=4欧，R1＜R2，所以I1＞I2。

应填入“I1”。

将R1=1欧、R2=4欧代入上式，暂不代入单位说明：计算时，为了方便和简单，可以暂不代入单位，只进行数字运算。

在运算结束时，将单位写在得到的数字后边。

进行这样的计算时，必须统一使用的单位，千万不要搞错。

[例3] 如下图所示，L是一盏标有“8V 4W”字样的电灯，R＇为变阻箱，电源电压为16伏。

求：（1）灯泡的电阻RL是多少？（2）将变阻箱的阻值调到多大时，才能使L和消耗的功率相等？（3）当L的实际功率为1瓦特时，L两端的电压UL多大？此时变阻箱阻值应调到多大？分析：电路中电灯与电阻箱串联。

电灯的电阻由灯泡上标明的额定值确定。

电阻箱的电阻可以根据需要调节，其值可由表盘上旋钮位置判定。

解答：（2）串联电路中，各元件的电功率之比等于电阻之比，即PL ∶P箱=RL∶R箱，要求电阻箱的功率P箱=PL，应当让电阻箱的阻值等于电灯的阻值16欧。

电阻箱的电压U箱=U－U实=16伏－4伏=12伏。

电阻箱电阻R箱∶RL=U箱∶U实说明：串联电路中，各元件的电阻、电压、电功率、电流都有一定关系。

若电阻R 1、R2串联，它们的电压、电功率分别用U1、U2、P1、P2表示，则有分析电阻变化引起的电压、电功率变化，或者判断、比较串联电路元件的电压、电功率关系，常利用上述关系。

[例4] 如下图所示，电路两端电压U=6伏特，且保持不变，L是标有“6V 3W”的灯泡，它的电阻不随温度变化，滑动变阻器的金属滑片位于某一位置时，电压表的示数是U1，滑动变阻器消耗的电功率为P1；移动金属滑片到另一位置时，电压表的示数是U2，滑动变阻器消耗的电功率为P2。

要使U2=2U1，P2=P1，滑动变阻器的总电阻至少是多少欧姆？分析：电路中的灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量的是灯泡两端电压。

移动滑动变阻器的滑动片，滑动变阻器连入电路的线圈电阻改变，电路中电流、各元件电压、电功率也随之变化。

解答：设滑动变阻器的滑动片位于某点时，连入电路部分的电阻为R1、消耗的电功率为P1、电流为I1，则U1=I1RL、P1=I12R1、U=I1(R1+RL)。

滑动变阻器的滑动片位于另一点时，连入电路部分的电阻为R2、消耗的电功率为、电流为，则、、。

根据上述关系及题目要求的条件，有可得到有关R1、R2、RL的方程2（R2+RL）=R1+RL，RL+2R2=R1R 1=4R2解得 R1=24欧、R2=6欧滑动变阻器的总电阻应大于其中的任意一个电阻，总电阻最小应为24欧。

说明：解题时要清楚题意和各物理量之间的关系，可以将滑动变阻器滑动片改变看电路变化（分别连入不同的电阻），确定在每一种情况下的关系式。

再根据题意，建立滑动片位于不同位置时物理量的关系式。

此类问题，列联立方程组解较为简单。

[例5] 下图所示电路，电源电压不变，电灯L的电阻不变，电键S闭合。

已知：滑动变阻器的滑片P在中点c和端点b时，电压表的示数之比为。

求：（1）电灯L的电阻与滑动变阻器ab间的总电阻的比值等于多少？（2）滑片P在c和b时，电灯L的电功率之比等于多少？分析：电灯L与滑动变阻器为串联关系。

电压表与滑动变阻器并联，测量滑动变阻器两端电压。

当滑动片P移动时，电路的总电阻发生变化，电路中的电流变化，滑动变阻器两端电压变化，电灯的电功率也变化。

解答：滑动片位于滑动变阻器的中点c。

设滑动变阻器ab间的总电阻为R，电灯的电阻为RL，电源电压为U，则电路的电阻为滑动片位于滑动变阻器的端点b。

电路的总电阻为R2=R+RL，电流说明：解题时注意，移动滑动片位置时，电路的结构发生了变化，相当于改变了与电灯L串联的电阻阻值。

我们可以认为滑动片位于c、b点各为一种情况，分别用I、U、R、P表示它们的电流、电压、电阻和电功率，得到用字母表示的结果。

还要根据题意，按照已知二次电路间的物理量关系（本题为Uac ∶Uab=3∶4），进一步确定待求量之间的关系。

由于题目只给出了比例关系，未给出具体数值的大小，所以本题只能求出比值、比例，无法得到物理量的数值。

[例6] 如下图所示电路，电源电压为20伏并保持不变。

当电压表示数为10伏时，滑动变阻器R上消耗的电功率为10瓦；移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为5伏，那么这时滑动变阻器R上消耗的电功率又将是多大？（设灯丝电阻不变）分析：电路中电灯与滑动变阻器串联，电压表并联在电灯的两端，其示数表示电灯两端的电压值。

串联电路的特点是I=I1=I2，U=U1+U2。

解答：设电灯的电阻为RL ，滑动变阻器开始时的电阻为R1，移动滑动片后的电阻变为R2。

移动滑动片前，滑动变阻器两端电压为UP =U－UL=20伏－10伏=10伏。

通过滑动变阻器的电流为，，通过灯泡的电流也是1安，灯泡的电阻为移动滑动片后，滑动变阻器两端的电压变为UP ＇=U－U2＇=20伏－5伏=15伏。

滑动变阻器消耗的电功率为PP ＇=IL＇·UP＇=0.5安×15伏=7.5瓦说明：注意抓住问题中的不变量，本题中的电源电压、灯泡电阻不变。

通过不变量的关系确定变化量的关系。

如本题电灯电阻RL不变，当它两端的[例7] 在下图所示的电路中，电源电压保持不变，当S断开时，电流表读数为2安培，这时电阻R1上消耗的电功率为12瓦特，当S闭合后，电流表读数为3安培，求：（1）电阻R1、R2的阻值；（2）当S闭合后，电阻R2在5分钟内产生的热量是多少？分析：电路中的电流表测量干路电流，开关S改变电路结构。