物理 · 初中 · 约 7 分钟

电功率与电热:公式选择、额定实际辨析与测灯泡功率

电功率公式 P = UI、U²/R、I²R 怎么选,是中考电学计算的第一道选择题;「两灯串联谁更亮」这类实际功率比较题,和测小灯泡功率实验里「为什么不能求平均值」,都是标准陷阱。

电功与电功率

  • 电能表测量消耗的电能;1 度电 = 1 kW·h = 3.6×10⁶ J
  • 电功率表示消耗电能的快慢:P = W/t = UI
  • 纯电阻电路(电灯、电热器)还可用 P = U²/R = I²R
  • 额定电压与额定功率:用电器正常工作时的电压和此时消耗的功率,如「220V 100W」
  • 实际功率随实际电压变化:U实 < U额 时 P实 < P额,灯变暗但通常不烧毁

焦耳定律

项目内容
内容电流通过导体产生的热量,与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比
公式Q = I²Rt
纯电阻电路电流做的功全部转化为内能,W = Q
非纯电阻电路如电动机,电能大部分转化为机械能,W > Q
利用与防止电热器利用电热;电脑风扇、电视机散热孔防止电热积累

测小灯泡的电功率实验

  • 原理:P = UI;电压表并联在灯两端,电流表串联在电路中
  • 滑动变阻器的两个作用:保护电路;调节灯泡两端的电压
  • 使灯泡电压分别等于额定电压、略高于额定电压、略低于额定电压,分别记录电流,算出三种实际功率
  • 重点:不同电压下功率不同,三次功率不能求平均值——这与伏安法测电阻(可求平均)有本质区别
  • 观察亮度变化:实际功率越大灯越亮

辨析:两灯串联谁更亮

亮度由实际功率决定。串联电流相同,按 P = I²R 比较,电阻大的实际功率大、更亮(25 W 灯泡电阻比 100 W 大,串联时 25 W 的反而更亮);并联电压相同,按 P = U²/R 比较,电阻小的更亮。判断口诀:串看 I²R,并看 U²/R,亮度永远看实际功率。

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