实际功率和额定功率

2019-05-28 版权声明 举报文章

一、理解实际功率和额定功率的概念

人们在选择用电器时需要知道用电器在正常工作时的电压即额定电压,用电器在额定电压下的功率即额定功率.额定电压和额定功率一般都标在用电器的铭牌上.一个用电器生产出来后,它的额定电压、额定功率就确定了.例如一只标有“220V100W”字样的灯泡,它的额定电压就是“220V”,额定功率就是“100W”. 我们根据铭牌上标识的额定电压和额定功率可以用公式R=,计算出用电器的电阻.

实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率.由于一个用电器两端的电压有可能会改变, 例如在实际使用过程中,灯泡的实际电压并不确定,所以实际功率也不确定.当用电器的实际电压U实>U额时,实际功率P实>P额,这时用电器超负荷工作,使用寿命缩短,甚至被烧坏.当用电器的实际电压U实<U额时,实际功率P实<P额,这时用电器不能正常工作,如灯泡发光变暗、电动机转速偏低,甚至不易起动等.

二、应用举例

例1一只标有“220V100W”的灯泡,现在我们把这只“220V100W”的灯泡接在不同的电压下,调节灯泡两端的电压分别为200V、220V和240V,试计算灯泡在三种电压下工作的实际功率.

解析R=U额2/P额=(220V)2/100W=484Ω,

P==≈82.6W,

P===100W,

P==≈119.0W.

可见,如果实际电压低于或高于用电器的额定电压,则用电器的实际功率都不等于额定功率,不能正常工作.特别注意的是如果实际电压高于额定电压,实际功率会超过额定功率,不仅容易损坏用电器,甚至造成更大的危害,所以实际电压应避免超过额定电压.

例2下面几只灯泡,都在其额定电压下工作,其中亮度最大的是().

A.220V25WB.110V40W

C.36V60WD.24V100W

解析在实际工作中,灯泡的亮度由它的实际功率确定,与它的额定电压、额定功率等因素无关.灯泡的实际功率越大,灯的亮度也就越大.本题中的四只灯泡都在各自的额定电压下工作,他们的实际功率都与对应的额定功率分别相等,额定功率大的亮度大,所以“24V100W”的灯的亮度最大.

答案应选D.

例3甲、乙两灯分别标有“220V40W”和“220V100W”的字样,在以下几种情况中会出现什么现象?

(1)将它们并联在220V的电源上;

(2)将它们串联在220V的电源上;

(3)将它们串联在440V的电源上.

解析(1)两灯的额定电压都是220V,并联在220V电源上时,两灯的实际电压都等于额定电压,实际功率等于额定功率,额定功率大的灯泡大,则乙灯较亮.

(2)两灯串联在220V的电源上,他们的实际电压和实际功率均小于额定电压和额定功率,实际电压和实际功率均与他们的电阻大小有关.题目中已知两灯的额定电压和额定功率,根据公式P额=U额2/R可以先求出两灯的电阻大小.两灯是串联的,则通过两灯的电流是相等的,根据公式P=I2R可知电阻大的灯泡实际功率大,电灯的亮度又决定于电灯实际功率的大小,因此电阻大的甲灯更亮.

P额=U额2/R,R=U额2/P额,

R甲=1210Ω,R乙=484Ω,

甲灯较亮.

(3)R甲=1210Ω,R乙=484Ω.由于R甲≠

R乙,则两灯并不是平分电源电压,

甲乙两灯串联,R甲=1210Ω,R乙=484Ω,

U甲/U乙=R甲/R乙=1210Ω/484Ω=5/2.

而U甲+U乙=440V,

U甲=314V,U乙=126V.

甲灯实际电压远超出额定电压,甲灯会烧坏,甲灯烧坏后电路出现断路,两灯均不亮.

错解可能有的同学认为两灯额定电压相加等于电源电压,所以甲灯和乙灯的实际电压都是220V,两灯都正常发光,乙灯较亮,这种说法是错误的.

例4一只用电器有“6V3W”的字样,用电流表测得通过它的电流是300mA,则该用电器实际功率是().

A.3WB.1.08WC.1.8WD.64.8W

解析当用电器正常工作时,I额=P额/U额=3W/6V=0.5A,题中已知实际电流I=0.3A,故该用电器不能正常工作.计算出用电器的电阻R=

U额2/P额=(6V)2/3W=12Ω,W=I2Rt=(0.3A)2×12Ω=1.08W

答案B.

例5如图所示灯泡上标有“6V3W”的字样,电源电压为9V,变阻器的最大电阻为12Ω,问:(1)当变阻器连入电路的电阻多大时,小灯泡正常发光?(2)当滑片滑到最右端时,灯泡的实际功率是多少?

解析(1)小灯泡正常发光,灯泡的电压是6V,功率是3W,由P额=U额2/R得RL=U额2/P额=(6V)2/3W=12Ω. 此时电路中的电流I=I额= P额/U额=3W/6V=0.5A,

R滑=R总-RL=9V/0.5A-12Ω

=18Ω-12Ω=6Ω.

(2)当滑片滑到最右端时,电路中总电阻

R总=RL+R滑最大=12Ω+12Ω=24Ω.

此时电路中的电流I实=U总/R总=9V/24Ω=

0.375A,

PL实=(I实)2RL=(3/8 A)2×12Ω=1.69W.

三、小结

电功率计算涉及的物理量比较多,题目的难度比较大.解题时要认真审题,理清解题思路,挖掘题目中的隐含条件,加深对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的认识和理解,提高运用知识的能力,弄清串、并联电路中电功率的特点,加深对计算过程中各物理量一一对应的重要性的认识.解题思路如下:

1.一般情况下或不作说明时,可以不考虑温度对用电器电阻大小的影响.可以认为用电器的电阻是不变的.

2.根据题目所给额定电压或额定电流,可以利用R=U额2/P额来求出用电器电阻.结合欧姆定律求出用电器的实际电流或实际电压.

3.根据P实=U实I实、P实=U实2/RL、P实=

I实2RL,求出用电器实际的功率.

从以上几道例题可以看出,用电器的实际电压与实际功率是随电路的变化而变化的,额定电压与额定功率是不变的.当它们作为已知条件给出时,可以根据公式P额=U额2/R先求出用电器电阻的阻值大小.不论用电器接入什么电路,电路特点虽然不同,它们的阻值是一定的.在串联电路中实际功率与电阻成正比,在并联电路中,实际功率与电阻成反比,从而得到实际功率的大小关系,得出结论.

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