关于“额定功率”和“实际功率”

关于“额定功率”和“实际功率”生活中常有这样一种现象：一台标有“220V25W”字样的书写台灯，当傍晚使用时，也许恰值用电高峰，就不觉得怎样亮，而到了深夜却会显得特别刺眼。那么，同一个电灯在不同情况使用时，为什么亮暗程度会不一样呢？要了解其中的原因，还需先了解台灯的工作原理。普通书写台灯上所用的灯泡叫做白炽灯，它是利用电流的热效应工作的。当电流通过灯丝做功时，电能转化为内能，使灯丝的温度升高，当灯丝被加热到白炽状态时，灯就发光。灯丝的温度越高，灯就显得越亮。如果在相等的时间内，由电能转化来的内能越多，灯丝的温度就会越高，灯也就越亮。所以，电灯的亮暗程度是由电灯发光时的电功率所决定的。当电灯的电功率过大时，由电能转化来的内能越多，灯丝温度就越高，电灯会更亮一些，但由于灯丝的温度过高就可能会烧断灯丝。因此，根据实际需要制作的电灯，都设定一个最佳工作状态，在这最佳工作状态时的电压叫额定电压，这时的功率叫做额定功率。额定电压和额定功率一般都用“铭牌”标在用电器上，如“220V100W”、“220V40W”等。对于某一确定的用电器而言，额定电压和额定功率是人们事先规定好的用电器的最佳工作状态，不随外部条件的变化而变化。如果运用物理知识进行计算后，“额定功率”和“实际功率”的区别就一目了然了。在实际使用时，由于电路中的其他一些原因，用电器两端的电压不会总等于用电器的额定电压，可能会有上下起伏，通过用电器的电流也随之变化，从而导致用电器的实际功率会发生变化，对于电灯而言就会引起电灯亮暗程度的变化。[例1]如图所示，当滑动变阻器的滑动片P向左移动时，那么通过电灯L的电流将__________，电灯L的额定功率将__________。[分析]本题粗看较简单，当P向左移动时，电路中电阻线的长度变长，使电路总电阻变大，导致电路中的电流变小，灯L两端的电压也变小，根据P=UI，电灯的(实际)功率将变小。而本题所要判断的额定功率，是人为规定的一种最佳值，是不可能改变。如果不能很好区分两者的关系，很可能就掉进出题者所设的陷阱之中。[例2]一个标有“36V40W”字样的用电器，接入某电路中时，测得通过它的电流为1安，那么用电器此时的功率为多少？[分析]此类题目中，额定电压、额定功率由于是用电器的一种理想化状态的规定，一般不能作为求实际功率的直接依据。一般而言，“额定”与“实际”之间的桥梁是用电器本身，即用电器的电阻，因此解题的关键是“额定”→电阻→“实际”。[解]4.32403622额额pURWWRIIUP4.324.32122实实实[例3]电灯甲、乙上分别标有“4V4W”和“6V3W”字样，若将它们串联后接入某一电路中时，有一灯恰能正常发光，则此电路两端的总电压为多少？[分析]通过上例的分析，我们可以先求出两灯正常发光时通过每灯的电流，进而分别求出两灯的电阻：AAUPI144甲甲甲414甲甲甲IURAAUPI5.063乙乙乙125.06乙乙乙IUR由于两灯串联，通过两灯的电流必然相等，又因为有一灯正常发光，则通过两灯的电流必为1A(甲灯正常)或0.5A(乙灯正常)两者之一。若甲灯正常工作，则电路中电流为1A，通过乙灯的电流也将为1A，超过乙灯额定电流，导致乙灯被烧毁，因此这种情况是不可能的。若乙灯正常工作，则电路中电流为0.5A，通过甲灯的电流也为0.5A，不超过甲灯的额定电流，甲灯不会被损坏。此时，U甲=IR甲=0.5×4V=2V由于乙灯正常发光，U乙=6V(额定电压)电路两端的总电压U=U甲+U乙=2V+6V=8V由此可见，额定功率是用电器在生产时预先认定的一种理想值，不随周围条件的变化而变化。实际功率是用电器在实际使用时的功率，随用电器两端的电压和通过用电器的电流的改变而改变。具体解题一般不考虑电阻随温度的变化，那么导体的电阻不变，这是解决这一类问题的关键。