楼层: 首页/ 物理/ 初中物理/ 电功率:电流干活的快慢
功

电功率:电流干活的快慢

Electric Power · P=UI 与焦耳定律
上章知道电流多大,这章问:电流在单位时间里做多少功?灯泡瓦数、电费账单、电池续航,全是电功率。再加上焦耳定律 Q=I²Rt——为什么电炉丝热得发红而导线不热?本章给答案。
①
电功

W=UIt=Pt

②
电功率

P=UI 额定值

③
测灯泡功率

伏安法

④
焦耳定律

Q=I²Rt 电热

开场场景:100 W 灯泡比 25 W 亮得多。'瓦'就是电功率——每秒电流做多少功。同样电压下,瓦数越大电流越大,灯越亮。

卡必背公式 / 记忆口诀
电功 $W=UIt=Pt$,单位焦耳 J;生活中用千瓦时·度
电功率 $P=\dfrac{W}{t}=UI$,单位瓦特 W
额定电压/额定功率:灯泡上标'220 V 40 W'指正常工作时的值
焦耳定律:$Q=I^2Rt$(电流热效应)
口诀:P=UI 算功率;串联用 P=I²R、并联用 P=U²/R

义是什么:电功和电功率

大白话:电流通过用电器把电能变成光、热、机械能,这就是电功 W=UIt。单位时间做多少功叫电功率 P=W/t=UI。1 kW·h(度)=1000 W×3600 s=3.6×10⁶ J,是电费账单单位。

额定值:灯泡上写的 220 V 40 W 是它在 220 V 下正常工作的电压和功率。实际电压偏高,实际功率偏大,灯特亮但易烧;偏低则偏暗。

路怎么想到:电热为什么只热电炉丝

焦耳定律:电流通过导体产生的热 Q=I²Rt。串联电路电流相同,电阻越大发热越多。电炉丝电阻大(几百欧),导线电阻极小(几欧),二者串联电流相同——电炉丝红热,导线却不怎么热。

电热利用:电饭锅、电热水器、电熨斗——特意利用发热。电热防止:电视机散热孔、电脑风扇——不然热量积聚烧元件。

例题:三道计算

例1:'220 V 110 W'灯泡正常工作电流多大?
审题:P=UI 正常工作。
I=P/U=110/220=0.5 A。
例2:1 kW 电饭锅工作 30 min,耗电几度?
审题:W=Pt。
W=1 kW×0.5 h=0.5 kW·h(度)。
例3:44 Ω 电炉丝接 220 V,功率多大?
审题:先用欧姆定律求 I,再 P=UI。
I=220/44=5 A;P=220×5=1100 W。

生活中的物理

生活:电费账单

100 W 灯泡开 10 h 耗电 1 度;5 W LED 开 200 h 才 1 度——LED 省电。

家电:电热水壶

几 kW 大功率,几分钟把水烧开;导线必须粗,否则导线自己发热起火。

展往哪儿长

初中:电功率 → 生活用电 → 电与磁。高中:电功率、热功率 P=I²R、输电线上功率损失。现代:特高压输电(升高电压减小电流,减少线上发热损失)。

防坑警示

额定功率≠实际功率,只有在额定电压下二者才相等。千瓦时是电能单位不是功率单位。灯泡亮度由实际功率决定,不是额定。串联用 P=I²R(大电阻功率大)、并联用 P=U²/R(小电阻功率大)——别用反。

练习

基础:电功率单位?

查看解答瓦特 W。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。

进阶:'220 V 40 W'灯泡正常工作,1 分钟耗电多少 J?

查看解答W=Pt=40×60=2400 J。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。

奥数:'220 V 40 W'和'220 V 100 W'灯泡串联接 220 V,哪个亮?

查看解答R=U²/P,40 W 灯电阻大;串联 P=I²R,电阻大的 40 W 灯实际功率大、更亮(都达不到额定)。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。

证教材级补充:测小灯泡电功率

电路图同伏安法测电阻:电压表并灯泡、电流表串灯泡、滑动变阻器调电压。分别测灯泡在额定电压、高于额定、低于额定三种情况下的功率,观察亮度变化。

当 U实=U额,P实=P额,灯正常发光;U实>U额,P实>P额,灯很亮易烧;U实

例题:标'6 V 3 W'的小灯泡,正常发光时电阻多大?I=P/U=0.5 A;R=U/I=6/0.5=12 Ω(正常发光温度下)。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
例题:为什么导线不热电炉丝热?串联 I 相同,Q=I²Rt,电炉丝 R 远大于导线 R,所以电炉丝发热多、导线少。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
记
小结卡

① W=UIt=Pt;P=UI。

② 亮度看实际功率;额定值只在额定电压下实现。

③ Q=I²Rt;串联电阻大发热多。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个初二的小孩,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 用自己的话讲:本章核心是「电功率:电流干活的快慢」,合上书用自己的话讲一遍,不许照抄。
  2. 举个反例 / 什么时候最容易错:"为什么高压输电省电?"——电厂输送功率 P=UI 一定时,电压越高电流越小。线上发热损失 P损=I²R,电流小到几十分之一,发热损失就降到几百分之一。所以远距离输电要升到 110 kV、500 kV。
  3. 哪里还卡壳(标记你的薄弱点):哪一句你要翻书才说得顺?那个地方就是你的薄弱点,拿笔圈出来。