物理电功率

Question

一只标有“220V、100W”的电烙铁，为了使电烙铁工作时能正常消耗100瓦的电功率，而在不工作时只消耗25瓦的电功率，使之不至于完全冷却，又节约电能。现有额定电压是220伏，额定功率分别为15瓦，25瓦，40瓦，60瓦和100瓦的灯泡、单刀双掷开关及足够的导线可供使用。要求：

（1）设计并画出一个能满足上述要求的电路图

（2）你所选用的灯泡的规格

（3）对你设计的电路工作原理做简要的说明

（4）电烙铁工作和不工作时比较，1秒钟可节约多少电能？

Answer 1

(1)电路图如图所示。

（2）灯泡选额定功率为100w的。

（3）当开关打到上面一个触点的时候灯泡被段路，220v电压全部加到电烙铁上——电烙铁正常工作。

当开关打到下面的时候灯泡接通。此时灯泡和电烙铁各分得电压110v。又电功率的公式P=U^2/R,其中的R为电烙铁的电阻，一直不变。当电压变为原来的1/2时，功率则变为原来的1/4，即后来的功率为25w。此时电烙铁处于不工作状态。

（4）电烙铁工作时1s消耗电能100J。

    不工作时电烙铁1s消耗25J，而此时接入的电灯泡也会消耗25J的电能。后来整个系统消耗功为50W。

如果只看电烙铁少消耗的功那么是75J,而如果看整个系统少消耗的功那么则是50w。

Answer 2

电烙铁的电阻 R=U^2/P=220*220/100=484 Ω
要使只消耗25瓦的电功率,即额定功率的 1/4,电压应为原来的 1/2,即110V.
由欧姆定律可知,串入阻值与其相等的电阻即可.而额定功率相等电阻也一定相等
所以应串入100W的灯泡.
电路: 灯泡与一开关并联,然后与电烙铁串联接入220V电压.当开关闭合,灯泡被短路,烙铁正常消耗100瓦的电功率;当开关打开,灯泡与电烙铁串联,电烙铁只消耗25瓦的电功率.
电烙铁不工作时电路消耗的电功率=220*220/(484*2)=50W 比工件时省一半功率.
节约 W=P*t=50*1=50J

Answer 3

在物理学中，用电功率表示消耗电能的快慢．电功率用P表示，它的单位是瓦特（Watt），简称瓦（Wa），符号是W．电流在单位时间内做的功叫做电功率 以灯泡为例，电功率越大，灯泡越亮。灯泡的亮暗由电功率（实际功率）决定，不由通过的电流、电压、电能决定！
1KW＝1000W
作为表示消耗能量快慢的物理量，一个用电器功率的大小等于它在1秒（1S）内所消耗的电能．如果在”t”这么长的时间内消耗的电能”W”，那么这个用电器的电功率”P”就是
P＝W/t（定义式） 电功率等于电压与电流的乘积（P=U·I）
1瓦=1焦/秒=1伏·安
符号意义及单位
W—电能—焦耳（J） W—千瓦*时（kW*h）
t—时间—秒(s) t— 小时（h）
P—用电器的功率—瓦特（W） P—千瓦(kW)
(两套单位，根据不同需要，选择合适的单位进行计算)
有关电功率的公式还有:P=UI
P=I^2·R
P=U^2/R
每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压
用电器在额定电压下正常工作的功率叫做额定功率
用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率
电功率是表示在一定时间电流做功的快慢
P=W/t .因为W=UIt 所以P=UI
还有相关公式
关系式（电功率等等）
⑴串联电路 P（电功率）U（电压）I（电流）W（电功）R（电阻）T（时间）
电流处处相等 I1=I2=I总
总电压等于各用电器两端电压之和 U总=U1+U2
总电阻等于各电阻之和 R总=R1+R2
分压原理 U1：U2=R1：R2
总电功等于各电功之和 W总=W1+W2
W1：W2=R1：R2=U1：U2
P1：P2=R1：R2=U1：U2
总功率等于各功率之和 P总=P1+P2
⑵并联电路
总电流等于各处电流之和 I总=I1+I2
各处电压相等 U1=U2=U总
总电阻等于各电阻之积除以各电阻之和 R总=（R1R2）/（R1+R2） 1/R=1/R1+1/R2
总电功等于各电功之和 W总=W1+W2
分流原理 I1：I2=R2：R1
W1：W2=I1：I2=R2：R1
P1：P2=R2：R1=I1：I2
总功率等于各功率之和 P=P1+P2
⑶同一用电器的电功率
①额定功率比实际功率等于额定电压比实际电压的平方 Pe/Ps=(Ue/Us)的平方
2．有关电路的公式
⑴电阻 R
①电阻等于材料密度乘以（长度除以横截面积） R=ρ×（L/S）
②电阻等于电压除以电流 R=U/I
③电阻等于电压平方除以电功率 R=U²/P
⑵电功 W
电功等于电流乘电压乘时间 W=UIT（普式公式）
电功等于电功率乘以时间 W=PT
电功等于电荷乘电压 W=UQ
电功等于电流平方乘电阻乘时间 W=I²RT（纯电阻电路）
电功等于电压平方除以电阻再乘以时间 W=U²T/R（同上）
⑶电功率 P
①电功率等于电压乘以电流 P=UI
②电功率等于电流平方乘以电阻 P=I²R（纯电阻电路）
③电功率等于电压平方除以电阻 P=U²/R(同上)
④电功率等于电功除以时间 P＝W/t
注：当相同的电阻在同一电路中时，功率会变成之前的四分之一。
⑷电热 Q
电热等于电流平方成电阻乘时间 Q=I²Rt（普式公式）
电热等于电流乘以电压乘时间 Q=UIT=W（纯电阻电路）
电热等于电压平方除以电阻再乘以时间Q=(U^2/R)*t（纯电阻电路）
常用电器的电功率
电器名称 一般电功率（瓦） 估计用电量（千瓦时）
窗式空调机 800-1300 最高每小时0.8-1.3
窗式空调机一匹 约735 每匹每小时0.735（其他匹数按此标准倍数计算）
家用电冰箱 65-130 大约每日0.65-1.73
家用洗衣机单缸 230 最高每小时0.23
双缸 380 最高每小时0.38
电水壶 1200 每小时1.2
电饭煲 500 每20分钟0.16
电熨斗 750 每20分钟0.25
理发吹风器 450 每5分钟0.04
吊扇大型 150 每小时0.15
小型 75 每小时0.08
台扇16寸 66 每小时0.07
14寸 52 每小时0.05
电视机21寸 70 每小时0.07
25寸 100 每小时01
录象机 80 每小时0.08
音响器材 100 每小时0.1
电暖气 1600-2000 最高每小时1.6-2.0
电子表 0.00001 每小时 0.00000001
抽油烟机 140 每小时0.14
微波炉 1000 每小时1度电
吸尘器 800 每小时0.8
电子计算机（电脑）200 每小时0.2
手电筒 0.5 每小时0.0005
课外知识：
（1）电灯泡上看铭牌：电灯泡上常标有“PZ 220 25”字样，表示额定电压是220V，额定功率是25W（按实际功率定）。我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压，只有在额定电压下用电器才能正常工作。实际电压偏低，用电器消耗的功率低，不能正常工作。实际电压偏高，长期使用会影响用电器的寿命，还可能烧坏用电器。PZ是普通照明灯泡中“普”和“照”的汉语拼音的第一个字母，表示灯泡的型号。切记！
（2）“千瓦时”的来历：前面我们曾经提到“千瓦时”这个单位，现在可以知道它的由来了。由于功率等于1秒内所消耗的能，也就是P=W/t，把这个式子变形后得到W=Pt。W就是t这段时间用电器消耗的电能，式中W、P、t依旧是焦、瓦、秒。
将“220V 40W" "220V 60W”的两灯串联入接入家庭电路上，求他们的实际功率..
正常发光实际功率不是分别是40W 60W？
如果我这么想是正确的..那过程应该怎么写？
不正确，串联后灯两端电压不是额定电压，电压改变，即电流改变，实际功率也随之改变。所以应先求出通过的电流和灯的电阻
R1=U^2/P=220V*220V/40W=1210欧姆
R2=U^2/P=220V*220V/60W=806.67欧姆
所以通过电流为 I=U/(R1+R2)=220V/(1210欧姆+806.67欧姆)=0.109A
所以实际功率为
P1=I2*R1=0.109A*0.109A*1210欧姆=14.4W
P2=I2*R2=0.109A*0.109A*806.67欧姆=9.6W
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。
跟通电时间t成正比。
Q=I2Rt
=UIt=U2t/R
1KWh=3.6*10(6)J
纯电阻，也就是说电能全部转换为内能（热能）的情况下，叫做纯电阻。例如：（默认为纯电阻）电饭煲 电热壶（烧水用的） 电烫斗等。
但是电吹风机就不是了，因为总有部分电能是转换为机械能的。
所以，在纯电阻的情况下（电能全部转换为内能（热能））电热正好等于电功。 焦耳定律公式： Q=I*（I方）Rt 推导公式为：
Q=W=Pt=UIt