探究物理中電功率與電阻的關(guān)系

孫炳蔚

摘 要：文章從電功率與電阻概念入手，對(duì)物理中電功率與電阻之間的關(guān)系進(jìn)行深入分析和研究，旨在幫助我們進(jìn)一步把握二者之間的關(guān)系，更好地解決物理問題。

關(guān)鍵詞：物理；電功率；電阻；關(guān)系

物理源于生活，最終回歸到生活。物理學(xué)在發(fā)展過程中，其中的物理規(guī)律、定律都是通過無數(shù)次實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的。掌握電功率與電阻之間的關(guān)系，在解題時(shí)能夠快速找到思路，提高解題效果。

1 電功率與電阻概念

電功率，是指電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功，用來表示消耗電能快慢的物理量。電阻是指限流元件，在電路中電阻是固定的兩個(gè)引腳，它能夠限制通過它連接的支路電流大小[1]。電阻值大小與元件的溫度、材料及長度等要素關(guān)系密切。電阻能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽娏鹘?jīng)過它時(shí)，便會(huì)形成內(nèi)能，對(duì)電流產(chǎn)生一定阻擋力。它與電壓、電流之間關(guān)系非常密切，是歐姆定律的重要組成部分。探究電功率與電阻之間的關(guān)系，能夠幫助我們進(jìn)一步把握物理知識(shí)發(fā)展規(guī)律，且能夠滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)需求，為知識(shí)的運(yùn)用提供指導(dǎo)。歐姆定律難點(diǎn)在于導(dǎo)體內(nèi)電流與電壓、電阻之間的關(guān)系，我們在最初學(xué)習(xí)時(shí)，難以理解控制變量研究物理規(guī)律，電功率、電阻及電流構(gòu)成了物理知識(shí)的三大要素，為此針對(duì)電功率與電阻之間的關(guān)系，我們可以借助物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行假設(shè)、分析，以此來得出結(jié)論。

2 物理中電功率與電阻之間的關(guān)系

結(jié)合電功率機(jī)基本公式P=UI，可以確定隨著電壓增加，那么功率也會(huì)隨之增加；經(jīng)過的電流越大，那么功率也越大。而電功率與電阻之間是否存在關(guān)系，需要我們通過物理實(shí)驗(yàn)予以探究和驗(yàn)證。具體實(shí)驗(yàn)分析過程如下：

2.1 探究過程

針對(duì)“當(dāng)電壓不變時(shí)，電功率與電阻關(guān)系。”我們在實(shí)驗(yàn)前，做出假設(shè)，當(dāng)電壓不變前提下，電阻越小，那么電流越大，且電功率也越大。在實(shí)驗(yàn)中，將電阻箱接入到為3V的電路當(dāng)中，電功率可以借助電力表測量出具體數(shù)值，圖1是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。閉合開關(guān)，以改變電阻箱內(nèi)的阻值，并一次做好記錄，如表1。

單純觀察數(shù)據(jù)難以發(fā)現(xiàn)電功率與電阻之間的關(guān)系，不夠直觀，將其繪制為具體的圖象，能夠顯示出二者之間的關(guān)系。當(dāng)電壓保持不變時(shí)，電阻越大，對(duì)應(yīng)的電功率越小。但是否成反比難以判斷。因此我們可以判斷P與l/R之間的函數(shù)圖象，可見，電功率與電阻之間在電壓不變情況下，二者呈現(xiàn)反比關(guān)系。

對(duì)于“電流相同時(shí)，電阻越小，電功率越小。”在實(shí)驗(yàn)時(shí)，要在同一電路內(nèi)串聯(lián)兩個(gè)電阻箱，同時(shí)保持電壓穩(wěn)定，分別控制兩個(gè)電阻箱的阻值，但需要注意的是，在電阻和不變情況下對(duì)阻值進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)I=U/R，電壓保持不變，電路中的總電阻R也不變，當(dāng)R1+R2=10Ω，閉合開關(guān)后，分別改變電阻記錄數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)繪制到圖象當(dāng)中，可以直觀發(fā)現(xiàn)電流不變時(shí)，電功率與電阻之間呈正比。通過上述實(shí)驗(yàn)分析和研究，我們能夠判斷出在不同情況下，電功率與電阻之間的關(guān)系，在圖象的支持下，能夠更加直觀的看到二者之間的關(guān)系，提高實(shí)驗(yàn)研究有效性。

2.2 實(shí)踐應(yīng)用

根據(jù)上述探究結(jié)果來看，能夠得出兩個(gè)結(jié)論，即當(dāng)電壓處于不變狀態(tài)時(shí)，電功率與電阻之間呈反比關(guān)系；電流不變時(shí)，電功率與電阻之間呈正比關(guān)系。在解題時(shí)，前者適用于用電器并聯(lián)功率問題，而后者則用于解決用電器串聯(lián)功率問題[2]。當(dāng)用電器并聯(lián)時(shí)，兩端電壓保持一致性，一般來說可以運(yùn)用P=U2/R來計(jì)算。反之，當(dāng)用電器處于串聯(lián)狀態(tài)下，通過的電流保持不變，那么可以利用P=I2R計(jì)算出功率。

為了進(jìn)一步把握電功率與電阻之間的關(guān)系，可以通過具體問題進(jìn)行分析。

例1：將阻值分別為100Ω和200Ω的電阻絲R1R2并聯(lián)到家庭電路當(dāng)中，哪個(gè)電阻功率更大？如果以串聯(lián)形式接入到電路當(dāng)中，那么哪個(gè)功率大？

解析：當(dāng)處于并聯(lián)狀態(tài)時(shí)，電壓保持一致，故根據(jù)P=U2/R可知，當(dāng)電壓處于固定時(shí)，電功率與電阻之間呈反比關(guān)系。當(dāng)電流保持一致時(shí)，電功率與電阻之間呈正比關(guān)系。

例2：某同學(xué)為了探究“電功率與電阻”之間的關(guān)系，選擇電壓為6V的兩個(gè)燈泡，將燈泡串聯(lián)到一起開始探究，當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈L1微微發(fā)光，燈L2幾乎不發(fā)光，思考兩燈額定電功率之間的關(guān)系。

解析：根據(jù)燈發(fā)光狀態(tài)來看，燈L1等功率更大，且二者之間屬于串聯(lián)關(guān)系，計(jì)算二者的電流，最終能夠判斷出R1>R2，且P1

通過實(shí)驗(yàn)，能夠明確電功率與電阻之間的定量關(guān)系，促使學(xué)生能夠使用電壓表、電流表測量一段導(dǎo)體的電壓與電流。但是在具體實(shí)驗(yàn)過程中，需要我們注意的是，針對(duì)電路的連接，要確保開關(guān)斷開，確認(rèn)電路無誤后然后操作電阻器，相互配合，加大對(duì)物理實(shí)驗(yàn)過程的觀察力度，從而得出具體的結(jié)論。

3 結(jié)論

根據(jù)上文所述，物理知識(shí)的學(xué)習(xí)是一個(gè)漫長過程，物理規(guī)律、定律等能夠?yàn)槲锢韱栴}的解決提供支持和參考。針對(duì)電功率與電阻之間關(guān)系的分析，我們從電壓不變、電流不變兩個(gè)角度入手，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，得出了相應(yīng)的結(jié)論，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到了電功率與電阻之間的關(guān)系。在物理問題解決過程中，我們要把握電功率與電阻之間的關(guān)系，結(jié)合已知條件分析和解決問題。

參考文獻(xiàn)

[1]孫松等.實(shí)驗(yàn)探究電功率與電阻的關(guān)系[J].初中生世界（初三物理版），2009，（Z6）：22-23.

[2]張宏俊等.探究電功率與電阻的關(guān)系[J].初中生世界（九年級(jí)物理），2011，（Z5）：28-30.