第八章电功率。
一、电能。知识点1 电能。
电能和常见能量。
电能是能量的一种形式，电能的获得是由各种其他形式的能量转化而来的，而完成这些能量的转化过程都是由各种各样的发电厂和各种各样的电池提供的。例如发电厂有：火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电等；各种各样的电池有：
干电池、蓄电池、硅光电池、太阳电池等，都是提供电能的装置，其实质都是把其他形式的能量转化为电能。
动能：指的是物体运动时所具有的能量。一切运动的物体都具有动能，例如：行驶的骑车、行走的人、飞行的鸟、转动的风车都具有动能。
内能：从感观上如果物体发热了我们就说它具有内能，例如：炉火发热、电暖气发热、电炉子发热等都具有内能。
光能：物体发光时具有的能量，例如：电灯发光、太阳发光等都具有光能。
化学能：物体发生化学变化时所具有的能，其中的化学变化是指物体由一种物质生成新的物质的变化过程，例如：火力发电是靠燃料的燃烧，在燃烧过程中发生了化学变化，具有了化学能，因此火力发电过程中是把化学能转化为电能。
干电池内部的构造是碳棒和锌版，它们之间可以发生化学反映使之具有化学能，再向外供电。
用电器。我们把用电来工作的设备叫做用电器，例如：家庭常用的电灯、电视机、电冰箱、电风扇、电水壶、电炉子等都是用电器，它们的共同特点是：
消耗电能，把电能转化成其他形式的能量。如图所示：
电能的单位。
1）“焦耳”和“千瓦时”，符号分别是“j”和“kw·h”，千瓦时远大于焦耳，它们的换算关系为1 kw·h=3.6×106j，千瓦时又叫“度”。
2）对焦耳、千瓦时从感性上的认识，知识点2 电功。
电功：电流所做的功叫做电功。什么是电流做功呢？
例如：电流通过电灯使电灯发光，电流通过电动机使电动机旋转，电流通过电热水器使水的温度升高等都是电流做功的过程。从能量的角度分析：
电流做功时消耗电能而获得了其他形式的能量。电灯发光是电能转化为光能，如果电灯越亮，说明电流做功越多，获得的光能越多。电动机和电热水器与电灯发光类似，电能分别转化为动能和热，，如果电流做功越多，则电动机转速越快，水的温度升得越高，因此电流做功的实质是：
电能转化为其他形式的能量，有多少电能发生了转化，电流就做了多少功。
电功的表示符号：w。
单位：电流做了多少功就消耗了多少电能，电流做了多少功和消耗了多少电能，两种说法是一样的，所以，电功的单位和电能的单位相同，是“焦耳”和“千瓦时”。
二、电功率。
知识点1 什么是电功率。
电能表的转盘转动的快慢与使用不同的用电器有关，接一个热水器转盘转动得快，说明热水器消耗的能量快。接一只普通灯泡转盘转动得慢，说明普通灯泡消耗的电能慢，确切地说使用不同的用电器消耗电能的快慢不同。为了表示用电器消耗电能的快慢，物理学中因如了电功率的概念。
电功率的物理意义：电功率是表示用电器消耗电能快慢的（也是电流做功快慢）物理量。
注意]消耗电能快慢可以直接反映电功率的大小，如果用电器消耗电能越快，电能转化得越快，则它的电功率越大；消耗的电能越慢，电能转化得越慢，则它的电功率越小。
电功率的表示符号及单位。
1）电功率的表示符号：p
2）电功率的单位：“瓦特”，简称“瓦”，符号是“w”。例如我们经常观察到标有100w，40w，15w的灯泡，它们都指灯泡的电功率。
另一个单位是千瓦，符号是kw，千瓦与瓦特的换算关系：1kw=103w。
注意]各种不同的用电器，电功率各不同相同，因此各种用电器都有标牌或说明书，我们可以根据标牌和说明书提供的参数来了解她它们的电功率的大小。
电功率的定义和定义式（1）用电器功率的大小等于它在1s内所消耗的电能。（2）电功率的定义式：p=w/t
3）符号的意义和单位。
w——电流做的功（消耗的电能），单位是焦耳（j）
t——所用的时间——秒（s）
p——用电器的电功率——瓦特（w）
注意]电功率的单位是瓦特，根据p=w/t可知，如果电流做功为1j，所用时间是1s，则p=1焦耳/1秒。可见，瓦特=焦耳/秒，其中焦耳/秒由电功的单位和时间的单位组合而成的，叫做复合单位。读法是焦耳每秒。
知识点2 千瓦时的来历。
电功的公式推导：∵p=w/t ∴w=pt
1千瓦时的含义：表示功率为1kw的用电器使用1h所消耗的电能。
说明]1、在日常生活中计量较大的电能时用kw·h。
2、千瓦和千瓦时是两个不同的单位，应用时容易混淆，必须加以区别。
知识点3 怎样则量电功率。
常用的测量电功率的公式是p=iu。
符号的意义及单位i——电流——a
u——电压——v
p——电功率——w
额定电压、额定功率。
1）额定电压，指用电器正常工作的电压值。（2）额定功率，指用电器在额定电压下工作时的电功率。
3）实际电压，指用电器实际工作时的电压值。（4）实际功率，指通过实际电压求得的电功率。
5）额定值：对于一个用电器只有一个额定值；实际值：对于一个用电器可以有多个实际值，主要取决于用电器所在的电路。
从p=iu这个关系式可以看出，如果用电器的电压发生了变化，它消耗的功率也会发生变化，因此用电器正常工作，是指用电器的额定电压和所接电路两端的电压相等时。当用电器正常工作时，u实=u额，p实=p额。
说明]凡是用电器标牌或说明书上标有的电压、电功率、电流等值，都叫做额定值。只有用电器具备正常工作的条件时，额定值和实际值才相等。
知识点4 总结电功率和电功的公式。
电功率的公式（1）定义式p=w/t（2）测量电功率的公式p=iu（3）由欧姆定律推导的变形公式p=u2/r或p=i2r
电功的计算公式。
1）w=pt，根据电功率定义式变形的公式。（2）w=uit，根据p=ui和推导的公式。（3）变形公式：w=i2rt或w=u2t/r
三、测量小灯泡的电功率。
知识点1 测量小灯泡的电功率。
电流可以用电流表测量，电压可以用电压表测量，由电功率计算公式p=iu，可知，通过对电流和电压的测量，可间接地测得小灯泡的电功率。用电流表和电压表测小灯泡的电功率的方法与测电阻的方法相同，都叫做伏安法。
**实验。提出问题] 参考伏安法测量小灯泡电阻的方法，你能设计一个方法来测出小灯泡的电功率吗？
制定计划与设计实验] 按如图所示电路图连接电路，用电流表测出通过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡。
两端的电压，利用电功率计算公式p=iu求出小灯泡的电功率。电路中串联变阻器可以改变流过小灯泡的电流，这样就能多测几组数据，小灯泡亮度不同时温度差异较大，实际功率变化也较大。我们用滑动变阻器进行控制，分别测量以下三种情况下小灯泡的实际功率。
1）使小灯泡在额定电压下发光，测出小灯泡的功率。
2）使小灯泡两端的电压约为额定电压下的1.2倍，观察小灯泡的亮度，测出它的功率。
3）使小的每个跑两端的电压低于额定电压，观察小灯泡的亮度，测出它的功率。
实验器材] 电源、开关、导线、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表。
实验过程] （1）观察小灯泡铭牌上的额定电压，根据铭牌上的额定电流等估算出小灯泡的额定功率。（2）从电源正极或电源负极出发，按图所示电路图依次连接电路。（3）接通电源后，通过调节滑动变阻器使小灯泡在额定电压下发光，读出电流表、电压表示数。
（4）调节滑片p的位置，使小灯泡两端电压约为额定电压的1.2倍，读出此时电流表和电压表示数。（5）调节滑片p的位置，使小灯泡两端电压低于额定电压，读出此时电流表和电压表示数，断开开关。
实验记录] 将实验数据填入下列**，并计算出对应的电功率值（p=iu）。
交流论证] （1）从表中数据可以看出，在实际电压不同时，小灯泡的实际功率不同，电压越高，实际功率越大，小灯泡越亮。（2）该小灯泡的额定功率是0.6w。
注意事项] （1）连接电路时，开关必须断开，电流表、电压表的接法要分清串联、并联，电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联。还要注意电流表、电压表量程的选择以及正、负接线柱的接法。滑动变阻器采用“一上一下”接法与小灯泡串联。
2）接通电路前，移动滑动变阻器滑片，使变阻器接入电路中的电阻最大，使串联电路电流最小，保护电路元件。
3）加在小灯泡两端的电压不要超过额定电压太多，否则会烧坏小灯泡。
4）移动滑片p改变小灯泡两端电压时，要紧盯电压表示数，并留意电流表示数变化情况，不要盲目乱动，造成不必要的损坏。
5）测量小灯泡的电阻和电功率的方法是一样的，都是伏安法，电路也是同一电路，单它的实验原理不同，也就是计算不同。
知识点2 伏安法测电功率实验中故障及判断方法。
如图所示是常用的“伏安法”测小灯泡功率的电路图。
此图有不妥之处。
故障1：闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数。
判断：（1）电源、电流表、开关或变阻器损坏；（2）接线柱接触不良；（3）连接导线断裂。
故障2：闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转。
判断：（1）灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良；（2）电压表和电流表的位置接反了。
故障3：电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转。
判断：电流表和电压表的接线柱接错了，当电流从电表的“—”接线柱流入时，指针的偏转方向相反，甚至出现撞弯指针、损坏电表的情况。
故障4：电流表与电压表的指针偏转角度很小。
判断：（1）电压表与电流表量程都选择过大；（注意：为了减小误差，选量程时，既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应使电表指针偏过刻度盘的中线）（2）电源电压不高。
故障5：电表指针超过最大刻度。
判断：（1）量程选择过小；（2）电路**现短路。
故障6：滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡亮度无变化。
故障7：无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡的额定电压。
判断：电于电压过低，须更换电源。
知识点3 用电能表测家庭用电器的电功率。
电能表上标有“n转/千瓦时”，它表示消耗1kw·h的电能，电能表的转盘转n圈，利用这个数据以及记录的转盘转过的圈数，可以算出用电器消耗的电能；根据用电器消耗的电能以及消耗这些电能所用的时间马克仪算出该用电器的实际功率。
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