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第十八章电功率（知识清单）
第1节电能电功
一、电能
1.电能的来源
各种电池以及各种发电厂它们把不同形式的能转化为电能，供人们使用。
（1）利用电池获取电能：干电池、蓄电池把化学能→电能；太阳能电池把太阳能（光能）→电能。
（2）发电厂获取电能：把其他形式的能→机械能→电能。
2.电能的利用
（1）人们利用电能时，通过用电器将电能转化为其他形式的能。如：白炽灯将电能转化为内能和
光能；电动机将电能主要转化为机械能；电饭锅将电能转化为内能。
（2）电源与用电器
电源是提供电能的，是将其他形式的能转化为电能的装置；而用电器是消耗电能的，是将电能转
化为其他形式的能的装置。
3.电能的单位及其换算
（1）国际单位：焦耳，简称焦，用符号J表示。
（2）常用单位：千瓦时，用符号kw·h表示，俗称“度”。
（3）换算关系：1kw·h= 3.6×10 6 J。
二、电能的计量
1.电能表的用途：用来计量用电器在一段时间内消耗的电能。2.电能表的几个重要参数（如图所示）。
（1）“kW·h”表示电能表示数的单位是千瓦时；
（2）“220V”表示该表应该在220V 的交流电路中使用；
（3）“10（40）A”表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为40A。电能表工作时的
电流不应超过额定最大电流；
（4）“50Hz”表示这个电能表在频率为50赫兹的交流电路中使用；
（5）机械式电能表（左图）“2500R/（kW·h）”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1千瓦时
的电能，电能表上的转盘转过2500 转；电子式电能表（右图）“1600imp/（kW·h）”表示接在这个电
能表上的用电器每消耗1千瓦时的电能，电能表上的闪烁灯闪烁1600 次。
3.电能表的读数（如图）
（1）电能表计算器上前后两次的示数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能：W=W -W
后 前
电能表月初和月底的读数如图所示，则本月消耗的电能为：W= W -W =1469.5-1387.5=82kW·h
后 前
（2）利用电能表的转数求电能
利用电能表转盘的实际转速n和电流表参数Nrevs/kW·h，可以比较精确的计算出某段时间内消耗
的电能。即W= ×3.6×106 J
如图所示，电表上标有“3000r/kW·h”的字样，若一段时间内该电能表盘转了60转，则在这段时
间内用电器消耗的电能为W= = 7.2×10 4 J三、电功
1. 电功
（1）定义：电流所做的功叫做电功，用W表示。
（2）实质：电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做
了多少功，即电功是多少。
电能是状态量：反映了做功的本领；
电功是过程量：反映了一段时间内电能转化或消耗电能的多少。
3.电功的计算
（1）影响电功多少的因素：电流做功的多少与 电压 U 、 电流 I 和 通电时间 t 都有关。
（2）公式：W=UIt，此公式适用于一切情形下电功的计算。
4.电功的单位
（1）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，用符号J表示，1 J=1V·A·s。
（2）常用单位：千瓦时（kW·h）
（3）单位换算：1kw·h= 3.6×10 6 J
5. 电功的推导公式
由W＝UIt和欧姆定律I＝ 可推导出电功的两个公式：
W = t W＝I2Rt
（1）W＝UIt 是普遍适用的公式；电功的两个推导公式只适用于纯电阻电路；
（2）利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性。
第2节电功率
一、电功率
1.物理意义：表示电流做功的快慢。
2.定义：等于电功与时间之比（比值定义法）。
3.定义式：
变形式：电功W=Pt、时间t＝W/P
4.单位：
（1）国际单位：瓦（W），1瓦＝1焦/秒
（2）常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）（3）单位换算：1kW= 10 3 W 1W= 10 3 mW
（4）应用公式P＝W/t及变形式W=Pt、t＝W/P进行计算时，可应用两套单位：
①若电功W的单位用焦（J）、时间t的单位用秒（s），则电功率P的单位是瓦（W）；
②若电功W的单位用千瓦时（kW·h）、时间t的单位用小时（h），则电功率P的单位是 千 瓦
（kW）；
5.电功率的推导式
（1）推导：将W＝UIt代入P＝W/t可得：P＝UI。
说明：电功率的定义式P＝W/t和P＝UI都具有普遍意义，适用于任何电路。
（2）利用普适式P＝UI结合欧姆定律I＝U/R及变形式可推导出两个表达式：
①P=UI=I2R②P=UI =
说明：这两个公式只适用于纯电阻电路。
6.“千瓦时”的来历
千瓦时是功率为1kW 的用电器工作1h 所消耗的电能。
说明：千瓦时是电能的单位，而千瓦是电功率的单位，二者的意义完全不同。
二、额定电压额定功率
1.额定电压和额定功率
（1）额定电压U ：用电器正常工作时的电压；
额
（2）额定功率P ：用电器在额定电压下工作时的电功率。
额
2.实际电压和实际功率
（1）实际电压U ：用电器实际工作时的电压；
实
（2）实际功率P ：用电器在实际电压下工作时的电功率。
实
3.实际功率和额定功率的关系
（1）当U =U 时，P =P ，用电器正常工作；
实 额 实 额
（2）当U ＞U 时，P ＞P ，用电器容易损坏；
实 额 实 额
（3）当U ＜U 时，P ＜P ，用电器不能正常工作。
实 额 实 额
一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，是确定的，与实际电压无关。用电器的实际功率
是不确定的，随着它两端电压的改变而改变。
4.用电器铭牌上所标物理量的意义
例如一只灯泡上标着“PZ220 25”，其中PZ表示该灯泡适用于普通照明，“220”表示该灯泡的
额定电压是 220V ，“25”表示该灯泡的 额定功率是 25W 。5.灯泡的亮度
灯泡的亮度取决于实际功率的大小。例如额定电压不同的白炽电灯，如果实际功率相等，则它们
发光的亮度就相同。
三、电功率的测量
（1）测量出用电器两端的电压U和通过的电流I，运用公式P=UI计算用电器的实际电功率。
（2）利用电能表测量出某用电器工作一段时间t内所消耗的电能W，然后由电功率的定义式
P=W/t计算它的实际功率。
如图所示，若在时间t（单位用小时）内转盘转动的圈数为n。则用电器消耗的电能为
用电器的电功率表达式为：P= = （kW）。
第3节测量小灯泡的电功率
一、测量小灯泡的电功率
（1）实验目的：测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。
（2）实验原理：P = UI
（3）实验器材：电源、电压表、电流表、小灯泡（额定电压2.5V）、滑动变阻器、开关、导线若干。
（4）电路如图所示。
（5）实验步骤
①按照电路图连接电路。注意断开开关，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处。将电压表和电流表
指针调零。
②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V（等于额定电压），记下此时对应的电流表示数，并观察灯泡的发光情况。
③计算出小灯泡的实际功率，并记录在表格中。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况
1
2
3
【数据处理】根据公式P=UI 计算出小灯泡的额定功率和实际功率。
【分析与论证】
①分析表格中的实验数据，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。
②小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。
③小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论：
（1）当小灯泡的实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。
（2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光较暗。
（3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。
【交流讨论】
对小灯泡的电功率进行了多次测量，为什么不求小灯泡功率的平均值?
因为额定功率是额定电压下的功率，不是不同电压下功率的平均值；用电器在不同电压下的实际
功率不同，把三次测量的平均值作为小灯泡的额定功率是不合理的。
二、特殊法测小灯泡的电功率
1. 单伏法（测量器材是电压表，缺少电流表）
（1）设计实验：借助定值电阻，利用电压表计算出灯泡额定电压或额定电流，利用P=UI算出额
定功率。
（2）实验器材：电源（电压未知），1个电压表，1个滑动变阻器，1个已知阻值为R 的定值电阻。
0
（3）方法一：已知小灯泡的额定电压U
额①闭合S、S，断开S，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为U ，此时灯泡正常发光；
1 2 额
②闭合S、S，断开S，电压表测出R 与L两端的电压U 。
2 1 0 合
灯泡的额定电流：
灯泡的额定功率： =
（4）方法二：已知小灯泡的额定电流I
额
①闭合S，S，断开S，调节滑动变阻器R，使得电压表示数为I R ，此时灯泡正常发光；
1 2 额 0
②闭合S，S，断开S，电压表测出R 与L两端的电压U 。
2 1 0 合
③灯泡的额定电压：
灯泡的额定功率：P =U I =（U - I R）I
额 额 额 合 额 0 额
2. 单安法（测量器材是电流表，缺少电压表）
（1）设计实验：借助定值电阻，利用电流表计算出灯泡额定电压或额定电流，利用P=UI算出额
定功率。
（2）实验器材
电源（电源电压未知），1个电流表，1个滑动变阻器，1个已知阻值为R 的定值电阻。
0
（3）已知小灯泡的额定电压U 。
额
①闭合S、S，断开S，调节滑动变阻器R，使得电流表示数为U /R，此时灯泡正常发光；
1 2 1 额 0
②闭合S 、S，断开S，电流表测出通过R 与L的合电流I 。
2 1 0 总③灯泡的额定电流：
灯泡的额定功率： = ）
（4）已知小灯泡的额定电流I 。
额
①闭合S、S，断开S，调节滑动变阻器R，使得电流表示数为I ，此时灯泡正常发光；
2 1 额
②闭合S、S，断开S，电流表测出通过R 与L的合电流I 。
1 2 0 总
灯泡的额定电压：U =UR =（I -I ）R
额 0 总 额 0
灯泡的额定功率：P =U I =（I - I ）RI
额 额 额 总 额 0 额
第4节焦耳定律
一、电流的热效应
1. 电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
2. 探究影响电流热效应的因素
【设计实验】
（1）实验装置介绍（焦耳定律演示器）
两个透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。两个容器中
各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。
（2）实验原理如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时
使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。图
中，因为Δh ＞Δh ，所以电流通过右侧的电阻丝产生的热量多。
右 左
（3）研究方法
①控制变量法：在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验
应该控制两个物理量不变。
②转换法：实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转
换法。
（4）实验器材与电路
学生电源、焦耳定律演示器、电流表、滑动变阻器等。
为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过
移动滑片改变电流。
甲
（5）实验记录表
通电时间 U形管液面
电流关系 电阻大小/Ω
实验 关系 高度差⊿h
次数
左 右 左 右 左 右 左 右
1 相等 5 10 相等
2 大 小 相等 相等
【进行实验】
（1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。如上图甲所示，将两根阻值不等的电阻丝串联
接入电路，使用学生电源供电。闭合开关，通电一段时间后，观察记录U形管液面高度差的变化。
（2）按照下图将密封容器、开关及电源连接起来。实验中在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，从而研究电
3
流通过导体产生的热量跟电流的关系。由于R 的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同：
3
I=2I
1 2
（3）闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒U形管液面的高度差的变化。
【收集证据】
【分析论证】
（1）分析实验1可发现：在电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
（2）分析实验2可发现：在电阻和通电时间相等时，电流越大，电流产生的热量越多。
（3）由实验步骤（3）可知，在电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热量越多。
归纳实验结论
（1）在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
（2）在电阻相同、通电时间相同时，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
（3）在电流相同、电阻相同时，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
【交流讨论】实验结束后，小红说她在一本书上看到用如图所示的装置也可以探究电流通过导体产生的热量跟
哪些因素有关。请你对该装置进行评价。
【评价】该装置中，两个相同的烧瓶盛有质量相同、温度相同的同种液体；烧瓶内插有温度计，
可以测量液体的温度。
烧瓶内部有两个阻值不同的电阻丝，组成串联电路接入电路中。
通过比较烧瓶内液体的温度可以探究影响电流通过导体产生热量的因素。
二、焦耳定律
1. 焦耳定律
（1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间
成正比。
（2）公式：Q = I 2 Rt
（3）公式中Q = I2Rt各量单位：
I表示电流，单位是安培（A）；R表示电阻，单位是欧姆（Ω）；t表示时间，单位是秒（s）；
Q表示热量，单位是焦耳（J）
1焦耳=1安2×1欧×1秒
2. 推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量，即Q = W
因为电功W = UIt，根据欧姆定律U = IR
所以Q = W = UIt = I 2 Rt
可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。
3. 电功与电热
（1）电功与电热的区别
电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，或表示有多少电能转
化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。
两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
（2）电功与电热的联系①纯电阻电路（如电炉、电热器、电熨斗等电路）
该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量等于电流做的功（消耗
的电能），即Q=W
Q= W =Pt=UIt= U2t/R=I2Rt
总
上述公式都可以适用于纯电阻电路.
②非纯电阻电路
在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能，
电流产生的热量小于电流做的功（消耗的电能），即Q＜W
例如：电风扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，只有少部分转化为内能（发热）。
W ＝UIt =W ＋Q ，电热 小 于 电功（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
总 机械能 热量
三、电热的利用和防止
1.电热的利用——电热器
（1）电热器的工作原理：电流的热效应。
（2）电热器的主要结构：发热体。发热体是由导电性差、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成
的。其中，绝缘体材料可将电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电。
（3）常见家用电热器：电饭煲、电烙铁、电烤箱等。
（4）电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染；效率高；可以方便地控制和调节温度。
2. 电热的危害与防止
（1）电热的危害
由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器；造成
电能输送过程中的电能损失。
（2）防止电热危害的方法
给用电器安装散热风扇；安装散热片；安装散热窗。
