【内容简介】一、电功与电热（一）电功电路中的用电器实际上是把电能转化为其他形式能的元件，比如，热水壶把电能转化为内能，电风扇把电能转化为机械能。电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的。我们把电流通过用电器时所做的功叫做电功。电流做功的多少，与电流的大小、用电器两端电压以及通电时间都有关系，用公式表示为 ，电功的单位是焦耳，符号为“ ”。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。（二）电热电流通过用电器时，由于电阻的存在，电能不可避免地要有一部分转化为内能，电热是指电流通过用电器时产生的热量，即电能转化的内能的多少体现了电流的热效应。英国物理学家焦耳发现，通电导体产生的热量与电流的平方、导体电阻和通电时间成正比，即 。电热也叫焦耳热，单位为焦耳，符号为“ ”。（三）电功与电热的关系电功表示有多少电能转化为其他形式的能，但是用电器消耗电能并不一定全部用来发热，不同的用电器把电能转化为其他形式的能的情况也不同。1．纯电阻用电器纯电阻用电器是指把电能全部转化为内能的用电器，比如白炽灯、电炉丝、电热水器、电热毯等。这类用电器消耗电能的目的就是为了发热。对纯电阻用电器，电功等于电热： ， ，可得 ，即 ，这恰是欧姆定律的表达式。2．非纯电阻用电器非纯电阻用电器是指除了把电能转化为内能以外，更多的是把电能转化为其他形式的能的用电器，比如电风扇、电动机主要把电能转化为机械能，电解槽、电镀池主要把电能转化为化学能。对非纯电阻用电器， ，电功大于电热， ， ，即 ，可见，对于非纯电阻用电器，欧姆定律并不成立。但是无论哪种电路，各用电器之间的电压、电流关系仍然符合串并联电路的规律。例1  如图8.89所示，电路的总电压 为 ， ， 为直流电动机，其线圈电阻 。电动机正常工作时，电压表示数为 ，试求：（1）通过电动机 中的电流。（2）电动机在 内消耗的电能。（3）电动机在 内输出的机械能。分析与解  （1）电动机不是纯电阻用电器，所以通过电动机 的电流不等于其两端电压与其线圈电阻的比值。由于电阻 与电动机串联，所以 。（2）电动机在 内消耗的电能等于 内电流通过电动机时所做的电功：  。（3）电动机把消耗的电能转化为机械能和焦耳热， 内电动机产生的焦耳热为 ，所以 内输出的机械能为 。二、电功率及其公式电功率是表示电流做功快慢的物理量，等于单位时间内电流所做的功。用公式表示为 ，公式 对任意电路都适用。若电路是纯电阻电路，则欧姆定律成立，由 和 ，可得 。这个公式只适用于纯电阻电路，如果是非纯电阻电路，只有 适用。用电器正常工作时的功率叫做额定功率，正常工作时的电压和电流叫做额定电压和额定电流。用电器实际工作时的功率叫做实际功率。实际功率应小于或等于额定功率，不能长时间大于额定功率。在串联电路中，由于电流处处相等，电阻消耗的功率与两端电压成正比，与电阻的阻值成正比，即 。在并联电路中，由于各支路电压处处相等，各支路电阻消耗的功率与支路电流成正比，与电阻阻值的倒数成正比，即 。例2  有标有“ ， ”和“ ， ”的两个电阻 ， ，“问：（1）串联时，电路两端允许加的最大电压是多少伏？此时两电阻消耗的总功率为多少瓦特？（2）并联时，电路两端允许加的最大电压是多少伏？此时两电阻消耗的总功率为多少瓦特？分析与解  （1）串联时，流过两个电阻的电流相同，且电流不能超过任何一个电阻允许通过的最大电流，因此，要先确定电路允许通过的最大电流。由 ，可得 ， 可见，电路允许通过的最大电流为 ，因此，电路两端允许加的最大电压为 两电阻消耗的总功率为 。（2）并联时，电阻两端的电压相等，且电压不能超过任一电阻两端所允许加的最大电压。因此，要先确定两电阻的额定电压，由 ，可得 ， 显然，电路两端允许加的最大电压为 。此时两电阻消耗的总功率为 。例3  在如图8.90所示电路中，电阻 ， ， 是总电阻为 的滑动变阻器，滑片位于中点。电压表和电流表均为理想电表，稳压电源的电压 。（1）断开电键 ，求电流表的示数和电阻 的功率。（2）闭合电键 ，求电压表的示数。要使 的功率变为 ，求滑动变阻器 接入电路的阻值 。