功率教学案

第1篇：功率教学案

功率MOSFET应用技术工程化教学

摘要：在分析功率MOSFET管结构和工作原理的基础上，结合工程实际应用的N沟道IRFB7434，分析了MOSFET的静态特性、正偏与反偏工况分析以及选型与检测方法，该教学内容的拓展丰富了功率MOSFET的教学内容，有利于功率MOSFET的工程化应用。

关键词：MOSFET;静态;动态;反向工作区

基金项目：本科教学建设与改革项目资助：面向电动车辆工程方向的自动化专业人才培养模式研究与探讨，项目编号：JX201603-1.

【分类号】G643;G254.97-4

一、基本结构

图1垂直导电结构MOSFET和电气图形符号

功率MOSFET通常采用平面结构和垂直导电结构，平面结构中MOSFET的三个电极在硅片的同一侧，这种结构存在导通电阻大和通过电流低等弱点;垂直导电结构种MOSFET的源极和栅极在一侧，而漏极则在芯片衬底一侧。

功率MOSFET是单极性器件，只有一种载流子导电，不管是N沟道型还是P沟道型MOSFET，载流子从源极出发，经漏极流出，由于P沟道的导通电阻较大，所以通常使用N沟道的MOSFET。

二、工作原理

从图1的结构可知，垂直导电结构的MOSFET中有两个PN结，分别是 和

截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。

P基区与N漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电流流过。

导电：在栅源极间加正电压UGS

当 大于 时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结消失，漏极和源极导电。

三、基本特性与工况分析

(一) 静态特性

2.输出特性

a) 电阻性区域

在开关状态下，这里 的大小仅仅由外电路决定，而与输入信号无关，在该区域中，静态导通压降 。

b) 饱和区

当 仅略大于栅极开启电压时，此时漏极电流受栅源电压控制，这个区域成为饱和区，在饱和区中， 对 没有影响，当 一定时， 也近似恒定，只有通过改变 的大小才能改变 。

c) 电压击穿区

如果 太大，PN将发生雪崩击穿， 骤增而使得器件失效。

(二)动态过程

该部分内容看参考文献[1]和[2]，这里不再赘述。

(三)正偏和反偏分析

模式1：正栅压正向输出

此时导电沟道已经形成，当 的数值大小不一样的时，MOSFET经过主动区域和电阻性区域。

模式2：无栅压正向输出

此时导电沟道没有形成，当 的数值在MOSFET安全工作区时，MOSFET处于截止区域。

模式3：正栅压反向输出

由于栅源电压大于MOSFET的开启电压，导电沟道形成，虽然MOSFET漏极和源极之间施加反向电压，但是此时仍然是通过导电沟道通电，因此MOSFET的导通压降大大低于MOSFET寄生的二极管的导通压降。

模式4：无栅压反向输出

此时导电沟道没有形成，MOSFET漏极和源极之间施加的反向电压，MOSFET寄生的二极管导通，导通压降为二极管的压降。

四、MOSFET的选型与检测

(一)重要参数

1.漏极电压

该电压是MOSFET的电压定额，即Drain-to-Source Breakdown Voltage( )，温度发生变化时该电压值发生改变，该指标为Breakdown Voltage Temp. Coefficient， 。温度越高，该电压值越大。

2.漏极电流

对漏极电流的约束，有两个部分，一是源极电流，即Continuous Source Current( )和Pulsed Source Current( )，该电流是MOSFET寄生的二极管能够通过的电流，二是漏极电流，即Continuous Drain Current( )和Pulsed Drain Current( )，在不同的溫度下该电流的数值时不一样的，温度越高，该电流值越小。

3.栅源电压

即MOSFET的Gate-to-Source Voltage( )，该电压必须大于MOSFET的Gate Threshold Voltage( )，同时该电压必须小于MOSFET栅源电压的最大值。该电压越高，MOSFET最大连续漏极电流越大，并且其稳态导通电阻越小，总等效的栅极电荷越大。

4.导通电阻

即RDS(on)，Static Drain-to-Source On-Resistance，该电阻有一个典型值和最大值，不同的漏极电流和栅源电压，此时MOSFET的导通电阻值时不一样的，由该阻值引起的损耗为： ，因此该电阻越大，静态损耗就越大。温度越高，导通电阻越大。

5. 栅极电荷

该电荷分成三个部分，分别是Total Gate Charge( )、Gate-to-Source Charge( )、Gate-to-Drain ("Miller") Charge( )，该电荷数值越大，损耗就越大，同时栅极驱动功率就越大。

(二)用万用表检测

以N沟道功率MOSFET为例，使用万用表判断MOSFET是否正常：

1.万用表二极管档

红表笔接MOSFET管的源极S端，黑表笔接MOSFET管的漏极D端，不同的MOSFET寄生二极管的导通压降不一样，如果此时数字万用表显示的数值为0.2-0.7之间，可以认为这项指标合格;

2.万用表电阻档

首先红表笔接MOSFET管的栅极G端，黑表笔接MOSFET管的源极S端，此时电阻值较大，在几百KΩ以上;再次红表笔接MOSFET管的栅极G端，黑表笔接MOSFET管的漏极D端，此时电阻值较大，在几MΩ以上;最后红表笔接MOSFET管的漏极D端，黑表笔接MOSFET管的源极S端，此时电阻值较大，在几MΩ以上;如果以上三个数值都在范围之内，认为这项指标合格;

当(a)项、(b)项的指标都合格时，可以断定该MOSFET基本合格。在测试过程中需要注意的是，该测试方式是针对独立的MOSFET，没有任何外接电路，当MOSFET管焊接在电路板上时，此测试方法容易带来误差，主要是电路中其他的元器件工作不正常可能影响该MOSFET上述的测试结果。

(三)用示波器检测

按照图1(b)所示，在MOSFET的栅极和源极之间施加一电压脉冲信号，脉冲信号的幅值在8V-15V之间，用示波器测量MOSFET的漏极和源极之间的波形，如果该波形如图1(c)所示，并且该波形的幅值小于1V，满足这一条件可以认为该MOSFET正常。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]邢岩等.电力电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]郭荣祥，崔桂梅.电力电子应用技术[M].北京：高等教育出版社，2013.

作者简介：梅建伟(1978.10)男，湖北麻城，副教授，硕士研究生，湖北汽车工业学院，研究方向：电力电子变换技术以及电机控制技术方面的研究。

作者：梅建伟 田艳芳 雷钧 李铁 魏海波

第2篇：功率MOSFET应用技术工程化教学

【摘要】在分析功率MOSFET管结构和工作原理的基础上，结合工程实际应用的N沟道IRFB7434，分析了MOSFET的静态特性、正偏与反偏工况分析以及选型与检测方法，该教学内容的拓展丰富了功率MOSFET的教学内容，有利于功率MOSFET的工程化应用。

【关键词】MOSFET;静态;动态;反向工作区

基金项目：本科教学建设与改革项目资助：面向电动车辆工程方向的自动化专业人才培养模式研究与探讨，项目编号：JX201603-1.

【分类号】G643;G254.97-4

1、基本结构

图1垂直导电结构MOSFET和电气图形符号

功率MOSFET通常采用平面结构和垂直导电结构，平面结构中MOSFET的三个电极在硅片的同一侧，这种结构存在导通电阻大和通过电流低等弱点;垂直导电结构种MOSFET的源极和栅极在一侧，而漏极则在芯片衬底一侧。

功率MOSFET是单极性器件，只有一种载流子导电，不管是N沟道型还是P沟道型MOSFET，载流子从源极出发，经漏极流出，由于P沟道的导通电阻较大，所以通常使用N沟道的MOSFET。

2、工作原理

从图1的结构可知，垂直导电结构的MOSFET中有两个PN结，分别是 和

截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。

P基区与N漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电流流过。

导电：在栅源极间加正电压UGS

当 大于 时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结消失，漏极和源极导电。

3、基本特性与工况分析

3.1 静态特性

1) 转移特性

2) 输出特性

a) 电阻性区域

在开关状态下，这里 的大小仅仅由外电路决定，而与输入信号无关，在该区域中，静态导通压降 。

b) 饱和区

当 仅略大于栅极开启电压时，此时漏极电流受栅源电压控制，这个区域成为饱和区，在饱和区中， 对 没有影响，当 一定时， 也近似恒定，只有通过改变 的大小才能改变 。

c) 电压击穿区

如果 太大，PN将发生雪崩击穿， 骤增而使得器件失效。

3.2 动态过程

该部分内容看参考文献[1]和[2]，这里不再赘述。

3.3 正偏和反偏分析

模式1：正栅压正向输出

此时导电沟道已经形成，当 的数值大小不一样的时，MOSFET经过主动区域和电阻性区域。

模式2：无栅压正向输出

此时导电沟道没有形成，当 的数值在MOSFET安全工作区时，MOSFET处于截止区域。

模式3：正栅压反向输出

由于栅源电压大于MOSFET的开启电压，导电沟道形成，虽然MOSFET漏极和源极之间施加反向电压，但是此时仍然是通过导电沟道通电，因此MOSFET的导通压降大大低于MOSFET寄生的二极管的导通压降。

模式4：无栅压反向输出

此时导电沟道没有形成，MOSFET漏极和源极之间施加的反向电压，MOSFET寄生的二极管导通，导通压降为二极管的压降。

4、MOSFET的选型与检测

4.1 重要参数

1) 漏极电压

该电压是MOSFET的电压定额，即Drain-to-Source Breakdown Voltage( )，温度发生变化时该电压值发生改变，该指标为Breakdown Voltage Temp. Coefficient， 。温度越高，该电压值越大。

2) 漏极电流

对漏极电流的约束，有两个部分，一是源极电流，即Continuous Source Current( )和Pulsed Source Current( )，该电流是MOSFET寄生的二极管能够通过的电流，二是漏极电流，即Continuous Drain Current( )和Pulsed Drain Current( )，在不同的溫度下该电流的数值时不一样的，温度越高，该电流值越小。

3) 栅源电压

即MOSFET的Gate-to-Source Voltage( )，该电压必须大于MOSFET的Gate Threshold Voltage( )，同时该电压必须小于MOSFET栅源电压的最大值。该电压越高，MOSFET最大连续漏极电流越大，并且其稳态导通电阻越小，总等效的栅极电荷越大。

4) 导通电阻

即RDS(on)，Static Drain-to-Source On-Resistance，该电阻有一个典型值和最大值，不同的漏极电流和栅源电压，此时MOSFET的导通电阻值时不一样的，由该阻值引起的损耗为： ，因此该电阻越大，静态损耗就越大。温度越高，导通电阻越大。

5) 栅极电荷

该电荷分成三个部分，分别是Total Gate Charge( )、Gate-to-Source Charge( )、Gate-to-Drain ("Miller") Charge( )，该电荷数值越大，损耗就越大，同时栅极驱动功率就越大。

4.2 用万用表检测

以N沟道功率MOSFET为例，使用万用表判断MOSFET是否正常：

1)万用表二极管档

红表笔接MOSFET管的源极S端，黑表笔接MOSFET管的漏极D端，不同的MOSFET寄生二极管的导通压降不一样，如果此时数字万用表显示的数值为0.2-0.7之间，可以认为这项指标合格;

2)万用表电阻档

首先红表笔接MOSFET管的栅极G端，黑表笔接MOSFET管的源极S端，此时电阻值较大，在几百KΩ以上;再次红表笔接MOSFET管的栅极G端，黑表笔接MOSFET管的漏极D端，此时电阻值较大，在几MΩ以上;最后红表笔接MOSFET管的漏极D端，黑表笔接MOSFET管的源极S端，此时电阻值较大，在几MΩ以上;如果以上三个数值都在范围之内，认为这项指标合格;

当(a)项、(b)项的指标都合格时，可以断定该MOSFET基本合格。在测试过程中需要注意的是，该测试方式是针对独立的MOSFET，没有任何外接电路，当MOSFET管焊接在电路板上时，此测试方法容易带来误差，主要是电路中其他的元器件工作不正常可能影响该MOSFET上述的测试结果。

4.3 用示波器检测

按照图1(b)所示，在MOSFET的栅极和源极之间施加一电压脉冲信号，脉冲信号的幅值在8V-15V之间，用示波器测量MOSFET的漏极和源极之间的波形，如果该波形如图1(c)所示，并且该波形的幅值小于1V，满足这一条件可以认为该MOSFET正常。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]邢岩等.电力电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]郭荣祥，崔桂梅.电力电子应用技术[M].北京：高等教育出版社，2013.

作者简介：梅建伟(1978.10)男，湖北麻城，副教授，硕士研究生，湖北汽车工业学院，研究方向：电力电子变换技术以及电机控制技术方面的研究。

作者：梅建伟 田艳芳 雷钧 李铁 魏海波

第3篇：教学实验用音频功率放大器专用高频开关电源的设计

[摘要]音频功率放大器对电源的要求比较特殊,一般电源很难满足要求,而电源的好坏又很大程度上决定的功率放大器的音效好坏,本文根据教学实验需要，分析了一种专门用于音频功率放大器的高频开关电源的设计方法，从而得出结论,认为高频开关电源是可以用于高保真音频功率放大器的。这使高频开关电源的应用领域扩展到了高保真音频功率放大器中,为以后的研究提供基本的理论基础。

[关键词]高频开关电源 电磁兼容 音频功率放大器 负载特性

一、引言

音频功率放大器主要由前置级、音调级、功率放大级3部分组成。前置级要求输入阻抗高、输出阻抗小、频带宽、噪声小;音调级对输入信号主要起到提升、衰减作用;功率放大级是音频功率放大器的主要部分，它决定输出功率的大小，要求输出效率高，输出功率大的特点。对整机的要求是失真小、噪声低，有较好的扩音效果。

通用的整流电源必须使用大容量变压器,这样才能保证相对较高的电气性能。但是，可想而知，这样电源系统的体积就会很大，相对笨重，成本也很高。一般的高保真音频功率放大器都是使用这种整流电源来供电的。

为了得到质量轻，体积小，成本低，而且电气特性优良的电源系统，我们首先想到了高频开关电源，因为高频的存在，使得用于变换的变压器体积小，质量轻。而现代电力电子技术的成熟也能保证开关电源有很好的电气特性。

众所周知，因为音频功率放大器要求电流变化的范围等因素的存在，一般通用的开关电源在音频功率放大器中表现欠佳，因此它在高保真音频功率放大器中没有获得广泛应用。所以开发音频功率放大器专用开关电源就很必要了。

通过对一系列的实验数据的分析我们发现，音频功率放大器对电源供电系统的要求很特殊。所以我们又分析了开关电源的特点，综合考虑，设计专用的开关电源。实验和主观听音评价都表明，高频开关电源在音频功率放大器中表现得很优秀。它完全可取代一般笨重的整流电源，成为高保真音频功率放大器电源的主流。

二、电磁干扰问题

电磁干扰问题是在设计开关电源时一定要考虑的问题，而在音频功率放大器中使用的开关电源我们就要更加注意此问题，因为电磁干扰是影响功放音质表现的主要因素，开关电源电磁干扰的形成有很多种，其中典型的如以下几个方面：

1.工频信号的电磁干扰

顾名思义，工频信号的来源是工频电网中的电压电流信号，一方面，工频电压中的基波分量本身就是一种干扰，只是干扰的频段较低。所以在一般的开关电源中，工频电压的基波分量的影响几乎不能查觉。另一方面，电力电子设备的出现，使电力控制等领域又有了实质性的发展。但是同时也带来负面影响。就是它会给电网带来谐波污染，而这大量的谐波污染又会反过来影响电力电子设备的稳定性。

2.功率变换管开关电磁干扰

在应用了PWM技术的开关电源中，主功率开关管一般在高电压和大电流或者以高频开关方式下工作，开关电压及开关电流一般都会畸变，例如，如果在阻性负载时，开关电压和电流的波形会呈现出近似为方波的类型波，这样，其中就一定含有大量的高次谐波分量。因为电压差可以产生强电场、电流的流动可以产生强磁场，而且大量的谐波电压电流的高频部分在设备内部会产生杂乱的电磁场，从而干扰设备内部电路，使系统工作不稳定，性能降低。与此同时，由于电源变压器存在的漏电感及分布电容和主功率开关管都不是工作在理想状态，在开关管在用很高的频率运做时，就会产生高频高压的尖峰谐波振荡，这种谐波振荡会产生高次谐波，就会通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路。

3.整流回路产生的电磁干扰

一般开关电源中有两个整流回路：一次整流回路和二次整流回路，这两者都不同程度的产生电磁干扰，虽然要经过滤波处理，但是二次整流回路和一次整流回路都依然会有少量的谐波干扰，因为变换频率远高于工频电网频率50Hz。即，整流回路产生的电磁干扰也是一种高频干扰。

综合以上分析，我们可以看出，这些干扰有着共同的特性，那就是它们都是高频干扰源。开关电源电磁干扰的频率都高于开关电源的开关频率。很多移动通信设备由于开关电源的电磁兼容性不好都影响了他们的正常工作。假如我们将开关频率设计在100 kHz以上，即使对这些干扰不采取其他特别的措施，也不会影响到通频带相对比较窄的音频功率放大器的正常工作。事实上，人们对于开关电源存在各种各样的电磁干扰已经做了各种努力，在几十年的开关电源发展史中，人们也在降低其电磁干扰方面尝试了很多的方法并有了一定的突破。例如，吸收电路可以降低电路中电压和电流的变化率;用软开关技术来修正电路的变换波形;使用EMI滤波技术抑制开关电源的传导干扰;选择合适的驱动电路，选用优秀元器件(包括功率管、二极管、变压器等);进行合理的PCB布局、布线及接地，减小 PCB的电磁辐射和PCB上电路之间的串扰;加强屏蔽等措施。

三、音频功率放大器对开关电源的基本要求

音频功率放大器是一种功率经常突变的负载,对电源要求是:功率储备量大、反应迅速。对电源的功率储备量大，是因为只有这样才能应付各种音乐巨大的动态;要求电源反应迅速，是因为音频功率放大器经常处于负载的迅速变化中，电源的反应速度必须非常快，才能还原那些猝发性的高频信号。大的功率储备量和高反应速度是设计音频功率放大器专用开关电源的两条基本原则。通常的开关电源没有在这两方面做出特别的考虑，这正是它们无法适应音频功率放大器的根本原因。事实表明依照这两条原则设计出来的开关电源，在音频功率放大器中的表现是优秀的。

开关电源的高频变换电路形式很多，常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。

推挽变换器功率开关管承受的电压应力高,只适用于低输入电压的场合,而且开关管关断时漏感能量在开关管上引起高的电压尖峰,给主功率变压器的绕制提出了很高的要求,同时变压器的偏磁问题给器件的一致性和驱动电路脉冲宽度的一致性提出了较高的要求。

在中大功率DC- DC变换器中一般采用全桥变换的电路结构,全桥变换器有两种典型的控制方式,即PWM控制和移相控制。PWM控制因为具有很多的优良性能而应用得十分普遍,但是由于PWM控制变换器中的开关器件一直工作在硬开关状态,每个周期都在高电压下开通,大电流下关断,使器件承受的开关应力大。另外,在高频PWM中会产生相当大的开关损耗,且开关损耗会随着开关频率的提高而增大,使得开关电源效率无法提高。而采用软开关技术的功率器件在零电压、零电流的条件下导通或关断,可以有效地降低开关管的损耗,因此理论上将开关管视为零损耗。采用移相控制软开关变换技术,实现超前相臂和滞后相臂的软开关方式有很多,也很复杂。

反激式开关电源的电路中存在一些电压剧变的节点。和电路中其他电势相对稳定的节点不同,这些节点的电压包含高强度的高频成分。这些电压变化十分活跃的节点称为噪声活跃节点。噪声活跃节点是开关电源电路中的共模传导干扰源,它作用于电路中的对地杂散电容就产生共模噪声电流。因此，反激式开关电源产生的电磁干扰相对较大。

单端正激型开关电源的结构比较简单，已广泛用于中小功率输出场合。但是由于这种拓扑结构的特点是功率变压器工作在B-H曲线的第一象限，因此必须采用适当的去磁方法，以消除磁心单向磁化饱和的潜在隐患。

四、音频功率放大器开关电源设计方法框图

基于以上分析，我们能够得出图1所示的适合音频功率放大器的开关电源基本工作框图。

其中，PWM控制驱动电路是整个电路的控制核心，可以由单片机或DSP实现;直流输出通过取样电路、放大电路进入控制核心，与基准电压比较，形成闭环。

五、结论

本设计方法既能用于直流电功率测量，又能用于低频交流电功率测量，从直流到音频范围内都能正常工作。由于采用有效值乘积的计算方式，不论对正弦单频信号，还是复杂波形的音乐、语音信号，本设计方法直接给出的都是负载实际消耗的有功功率，满度误差一般不超过±3%，基本能够满足教学实验的要求。且本设计方法的突出优点是电路简单可靠，工作频率范围宽，低成本，以有效值方式实现了有功功率的测量。既可单独使用，也可直接内嵌到相关设备中实现直流和低频电功率的测量及数字显示，非常适合教学实验及科研使用，值得推广。

参考文献:

[1]徐垦.新型的真有效值数字测量表A New Digital Measurement Meter for True Effective Value [J].电测与仪表,2005,42(6).

[2]蔡菲娜.基于C8051F单片机的非正弦波功率表的研制Study of non-sinusoidal waveforms Watt-meter based on C8051F-SCM[J].电测与仪表,2004,41(3).

[3]王学伟,周海波,张礼勇.电功率采样测量技术及其发展概况The survey and development of power sampling measurement technology [J].电测与仪表,2002,39.

[4]陈霞.利用AD7755实现电能有功功率的测量Using AD7755 to realize active power measurement [J].山东理工大学学报(自然科学版),2004，18(5).

[5]张平柯.高频开关电源在高保真音频功放中的应用研究[J].器件与电路，2007,(6).

(作者单位：浙江理工大学信息与电子学院)

作者：屠双贵

第4篇：功率教学案.

盆尧一中师生共用教学案

学科：物理

年级：九年级

课题：

三、功率

主备人：董翠娥

复备人：物理组 上课时间：12月

审核人： 学习目标：(1分钟)

1.知道功率的概念，认识功率的单位。

2.理解功率的物理意义，理解决定功率大小的因素。 3.理解功率的计算公式，会应用公式进行简单的计算。 自学指导：(2分钟)

用速度可以表示物体运动快慢来类比，引导学生学习功率的定义，通过看书，明白功率的物理意义，定义，公式，单位。

自主学习：(17分钟)

一、阅读课本P110及想想议议,知道物体做功有快慢之分.并填写下列空白:

建筑工地上要把砖送到楼顶,或用起重机搬运,或用工人搬运,不管怎样搬运,都是克服重力做功,那么运送砖块所做的功我们可以用公式_________来计算.运送同样多的砖,起重机和工人所做的功_______(填“相同”或“不同”),但是工人所用的时间_______(填“长”或“短”),所以工人做功较______(填“快”或“慢”).

不同物体做相同的功,时间短的做功较_____,时间长的做功较_____.(填“快”或“慢”)

不同物体做功的时间相同,做功多的物体做功较______,做功少的物体做功较______.由此可见物体做功有_______之分.这跟物体的运动也有_______之分是一样的.

二、阅读课本P111几段内容,学习功率的概念、计算公式、单位及物理意义.

功率表示__________________的物理量;_________________________叫做功率.计算公式是:___________.其中W表示______,单位是____;t表示________,单位是______. P表示_______,根据公式写出的功率的单位是_______,专用单位是______简称_____,符号是______,两个单位之间的关系是______________.工程技术上还常用________做单位,1kW=________W.功率是机械的_____________之一.某物体的功率是1000W,它的物理意义是_____________________________________.

补充

在车辆中,常用“马力”来表示汽车的发动机的大小.“马力”是功率的单位,

1马力=735W,这个单位我们在物理上一般不用,只是在日常生活中用.

三、学习课本上的例题,学会写文字说明和步骤,然后做下面的例题.(注意单位要统一) 展示自学成果：展示自主学习的内容(5分钟) 合作探究点拨：(5分钟) 通常比较做功快慢有两种方法，请你对比运动快慢的方法，写出做功快慢的方法：(1)________ (2)____________( 3)_______________.

达标训练：(15分钟)

1.下列说法中正确的是(

) A 机械做的功越多,它的功率一定大

B 机械做功时间短,它的功率一定大

C 机械做功越快,它的功率就越大

D 做相同的功,机械用的时间长,它的功率大

2.10kw的机器正常工作时,每分钟做的功是(

)

A 10J

B 2.4×107J

C 6×105J

D 104J

3.一台机器的功率是750W,它表示的意思是(

) A 这台机器1min做功是750W

B 这台机器1min做的功是750J C 这台机器1s做的功是750J

D 这台机器1s做的功是750W

4.甲乙两台机器,功率之比为2:3,工作时间之比为1:3,则它们所做的功之比为(

) A 2:9

B 2:1

C 3:2

D 3:1

5.在水平地面上,小明用50N的水平推力推重100N的箱子,在10s内前进了10m,小明推箱子的功率为__________W.

6.质量为50kg的雪橇上装载了350kg的货物,一匹马拉着它沿水平道路将货物匀速运到了3000m外的货场,如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N,求马运货时做的功.

小结：功率的物理意义、定义、公式

反思：

第5篇：第一轮中考总复习教学案《电功、电功率、电热及综合》

知识整理：

三.例题及巩固练习：

1、灯泡灯丝断了后可搭接上重新使用，但亮度会增加，而且寿命不长，为什么?

2、将一只“220V 15V”的灯泡与一只“220V 100W”的灯泡串联后接入380V的电路，各灯泡实际消耗的电功率为多少?这样接法有什么不好?

3、一灯泡两端电压由4V增大到10V时，电流变化了2A，则灯泡电功率的变化为多少?灯泡的电阻为多少?

4、两灯泡分别标有“3V 1W”和“6V 3W”字样，若将两灯泡串联接入电路，其两端可加最大电压为多少?若将两灯泡并联接入电路，其干路中允许通过的最大电流为多少?

1

5、如图所示，电源电压不变，开关S闭合后，灯L

1、L2均发光，当P向右滑动时，下列叙述正确的有(

)

A.灯L1变亮 B.电压表示数变小 C.灯L2变亮

D.电流表示数变小

6、如图，电源电压保持不变，当开关S闭合时，通过R1的电流为0.6A;当开关S断开时，R1两端的电压为2V，R2的电功率为0.8W，求电源电压U和R

1、R2的阻值。

四.课堂检测：

1.两灯都标有“220V 40W”，串联接入家庭电路中，两盏灯消耗的总功率为(

) A. 40W

B.80W

C.20W

D. 10W 2.灯L1标有“6V 3W”，灯L2没有标记，但测得它的电阻是6欧姆，现将灯L1和L2串联在某电路中，灯L1和L2都能正常发光，则这个电路两端电压和L2额定功率分别是(

)

A. 12伏和1.5瓦

B. 12伏和3瓦 C. 9伏和1.5瓦 D. 9伏和3瓦

3.额定功率相同的灯L1和L2，它们的额定电压U1>U2，下面说法正确的是(

)

A. 正常发光时，I1>I

2B. 它们的电阻R1

C. 它们串联时，P1

D. 它们并联时，P1

4.在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压值，原因可能是下述的哪种?(

)

A. 变阻器总阻值太

B. 电压表量程太大C. 电源电压太低D. 灯泡灯丝断开

5.一个标有“220V 60W”的电炉，想把它接在110伏的电源上使用，而保持原来的功率不变，下列采取的措施中，正确的是(

)

A. 把电炉丝截去一半

B. 把电炉丝截成等长的两段后再并联起来

C. 把一根同样的电炉丝跟原来的那根串联 D. 把一根同样的电炉丝跟原来的那根并联 6.一个电灯L1接在电压恒定的电源上，消耗的功率为40瓦，另一电灯L2也接在这一电源上消耗的功率为60瓦，若将L1和L2串联后接在这一电源上，则两个灯消耗的总功率是(

)

2

A. 100瓦

B. 50瓦 C. 24瓦 D. 20瓦

7.如图所示电路，电源电压U恒定，当滑动变阻器RW接入电路的

1电阻为R时，灯L消耗的功率为PL，要使灯L消耗的功率变为4PL，应使滑动变阻器接入电路的电阻变为(

)

A. 2R

B.R/2

C.R+RL

D. 2R+RL

8.灯泡L1标有“8V 25W”，L2标有“8V 2W”，把这两个灯泡串联接到某电源上，闭合开关S后只有一个灯泡正常发光，另一个发光很暗，则该电源电压为(

)

A. 16伏

B. 12伏

C.10伏

D. 8伏

9.两只电阻的规格分别为“5

45W”和“10

40W”，如果把它们并联在电路中，则电路中允许通过的最大电流为(

)

A. 4安培

B. 4.5安培 C. 5安培

D. 5.5安培

10.如图所示，电源电压不变。当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为I1，电阻R1消耗的功率为P1，R1和R3消耗的功率之比为2:1。当S1断开，S2闭合时，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的功率为P2，已知I1:I2=2:3则(

)

A. R1:R3=2:1

B. R2:R3=1:1

C. P1:P2=8:9

D. P1:P2=4:9 11.如图所示，U=220伏，且保持不变，定值电阻R2=1210欧。S闭合时，电烙铁R1正常工作。S断开时，通过R1的电流减小到S闭合时的1/2。求： (1)电烙铁的额定功率。(2)S断开时，R

1、R2的总功率。

12.如图所示电路，电源电压保持不变，R1=20欧，当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时，电流表的示数为0.5安，若将滑片P移到变阻器的中点时，电流表的示数为0.2安，求滑动变阻器最大阻值和当滑动变阻器滑到最右端时，滑动变阻器消耗的功率。

3

13.如图所示电路中，S为一单刀双掷开关，灯泡L1上标有“3V 1.5W”的字样，L2的电阻为12欧，电源电压恒为18伏，当开关拨到a，滑动变阻器R的滑片位于变阻器的中点时，L1正常发光。当开关拨到b，滑动变阻器的滑片位于变阻器的右端时，灯泡L2消耗的电功率正好是其额定功

率的1/4，求灯泡L2的额定电压和额定功率。

14.如图所示电路，电源电压恒定，R0是定值电阻。当滑片P由阻值13处a点移到b端时，电压表的示数增大2伏，变阻器前后消耗的功率比为4:3。求：(1)变阻器滑片P位置变化前后电压表的示数比。 (2)变阻器滑片P在b端时电压表的示数。(3)求电源电压。

15.如图所示电路，电源电压为12估，R1为8欧。当只闭合开关S1时，灯L正常发光;只闭合S

2、S3时，灯L的功率为额定功率的25/36;只闭合S3时，R2的功率为0.48瓦，且R2

(1)灯L的额定功率。 (2)只闭合S3时，灯L的实际功率。

16.甲灯标明6V，乙灯标明2W。甲、乙两灯的电阻分别为R甲、R乙，且R甲>R乙，并保持不变。将它们以某种连接方式接到电压为UA的电源上时，两灯均正常发光。将它们从另一种连接方式接到电压为UB的电源上时，乙灯正常发光。甲灯的实际功率为额定功率的4/9，求：(1)甲灯的额定功率。(2)乙灯的额定电压。(3)两灯的电阻。

4

第6篇：物理第一轮中考总复习教学案--第7讲《电功、电功率、电热及综合》

第一轮中考总复习教学案--第7讲《电功、电功率、电热及综合》

一.学习目标：

1.了解电功的定义及单位，掌握电功的计算公式及其应用; 2. 了解电能表的作用及其计数方法，会用电能表测量电功与电功率; 3. 了解电功率的定义及单位，掌握电功率的计算公式及其应用; 4. 理解额定电压、额定电流及额定功率的含义; 5. 会用伏安法测小灯泡的电功率;

6. 理解焦耳定律的内容、公式及其简要的计算，了解电热器的原理和应用。

二.知识整理：

三.例题及巩固练习：

1、灯泡灯丝断了后可搭接上重新使用，但亮度会增加，而且寿命不长，为什么?

2、将一只“220V 15V”的灯泡与一只“220V 100W”的灯泡串联后接入380V的电路，各灯泡实际消耗的电功率为多少?这样接法有什么不好?

3、一灯泡两端电压由4V增大到10V时，电流变化了2A，则灯泡电功率的变化为多少?灯泡的电阻为多少?

4、两灯泡分别标有“3V 1W”和“6V 3W”字样，若将两灯泡串联接入电路，其两端可加最大电压为多少?若将两灯泡并联接入电路，其干路中允许通过的最大电流为多少?

5、如图所示，电源电压不变，开关S闭合后，灯L

1、L2均发光，当P向右滑动时，下列叙述正确的有(

)

A.灯L1变亮

B.电压表示数变小

C.灯L2变亮

D.电流表示数变小

6、如图，电源电压保持不变，当开关S闭合时，通过R1的电流为0.6A;当开关S断开时，R1两端的电压为2V，R2的电功率为0.8W，求电源电压U和R

1、R2的阻值。 四.课堂检测：

1.两灯都标有“220V 40W”，串联接入家庭电路中，两盏灯消耗的总功率为(

) A. 40W

B.80W

C.20W

D. 10W 2.灯L1标有“6V 3W”，灯L2没有标记，但测得它的电阻是6欧姆，现将灯L1和L2串联在某电路中，灯L1和L2都能正常发光，则这个电路两端电压和L2额定功率分别是(

)

A. 12伏和1.5瓦

B. 12伏和3瓦 C. 9伏和1.5瓦 D. 9伏和3瓦

3.额定功率相同的灯L1和L2，它们的额定电压U1>U2，下面说法正确的是(

)

A. 正常发光时，I1>I2 C. 它们串联时，P1

B. 它们的电阻R1

4.在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压值，原因可能是下述的哪种?(

)

A. 变阻器总阻值太

B. 电压表量程太大 C. 电源电压太低

D. 灯泡灯丝断开

5.一个标有“220V 60W”的电炉，想把它接在110伏的电源上使用，而保持原来的功率不变，下列采取的措施中，正确的是(

)

A. 把电炉丝截去一半 B. 把电炉丝截成等长的两段后再并联起来 C. 把一根同样的电炉丝跟原来的那根串联 D. 把一根同样的电炉丝跟原来的那根并联

6.一个电灯L1接在电压恒定的电源上，消耗的功率为40瓦，另一电灯L2也接在这一电源上消耗的功率为60瓦，若将L1和L2串联后接在这一电源上，则两个灯消耗的总功率是(

)

A. 100瓦

B. 50瓦

C. 24瓦

D. 20瓦

7.如图所示电路，电源电压U恒定，当滑动变阻器RW接入电路的电阻为R时，灯L消耗

1的功率为PL，要使灯L消耗的功率变为4PL，应使滑动变阻器接入电路的电阻变为(

)

A. 2R

B.R/2

C.R+RL

D. 2R+RL

8.灯泡L1标有“8V 25W”，L2标有“8V 2W”，把这两个灯泡串联接到某电源上，闭合开关S后只有一个灯泡正常发光，另一个发光很暗，则该电源电压为(

)

A. 16伏

B. 12伏

C.10伏

D. 8伏

9.两只电阻的规格分别为“5

45W”和“10

40W”，如果把它们并联在电路中，则电路中允许通过的最大电流为(

)

A. 4安培

B. 4.5安培

C. 5安培

D. 5.5安培

10.如图所示，电源电压不变。当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为I1，电阻R1消耗的功率为P1，R1和R3消耗的功率之比为2:1。当S1断开，S2闭合时，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的功率为P2，已知I1:I2=2:3则(

)

A. R1:R3=2:1

B. R2:R3=1:1

C. P1:P2=8:9

D. P1:P2=4:9 11.如图所示，U=220伏，且保持不变，定值电阻R2=1210欧。S闭合时，电烙铁R1正常工作。S断开时，通过R1的电流减小到S闭合时的1/2。求： (1)电烙铁的额定功率。(2)S断开时，R

1、R2的总功率。

12.如图所示电路，电源电压保持不变，R1=20欧，当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时，电流表的示数为0.5安，若将滑片P移到变阻器的中点时，电流表的示数为0.2安，求滑动变阻器最大阻值和当滑动变阻器滑到最右端时，滑动变阻器消耗的功率。

13.如图所示电路中，S为一单刀双掷开关，灯泡L1上标有“3V 1.5W”的字样，L2的电阻为12欧，电源电压恒为18伏，当开关拨到a，滑动变阻器R的滑片位于变阻器的中点时，L1正常发光。当开关拨到b，滑动变阻器的滑片位于变阻器的右端时，灯泡L2消耗的电功率正好是其额定功

率的1/4，求灯泡L2的额定电压和额定功率。

14.如图所示电路，电源电压恒定，R0是定值电阻。当滑片P由阻值13处a点移到b端时，电压表的示数增大2伏，变阻器前后消耗的功率比为4:3。求：

(1)变阻器滑片P位置变化前后电压表的示数比。 (2)变阻器滑片P在b端时电压表的示数。 (3)求电源电压。

15.如图所示电路，电源电压为12估，R1为8欧。当只闭合开关S1时，灯L正常发光;只闭合S

2、S3时，灯L的功率为额定功率的25/36;只闭合S3时，R2的功率为0.48瓦，且R2

(1)灯L的额定功率。

(2)只闭合S3时，灯L的实际功率。

16.甲灯标明6V，乙灯标明2W。甲、乙两灯的电阻分别为R甲、R乙，且R甲>R乙，并保持不变。将它们以某种连接方式接到电压为UA的电源上时，两灯均正常发光。将它们从另一种连接方式接到电压为UB的电源上时，乙灯正常发光。甲灯的实际功率为额定功率的4/9，求：(1)甲灯的额定功率。(2)乙灯的额定电压。(3)两灯的电阻。

第7篇：《功 功率》教学反思

平泉市杨树岭中学

吴庆林

《功 功率》是《第十一章

机械与功》的内容之一，更是力学中的重点内容之一，是孩子们学习力学的基础。结合学生的特点和教学内容，本节课设计两个学时，本节课完成第一课时，主要讲授功的概念和公的计算公式。正确理解功的含义，是学好功的计算、功率、机械效率和机械能等知识的基础，对做功的两个必要因素，能够很好的掌握它，就能够更能好地去理解功的原理、机械效率等知识，并解决有关的问题。因此理解做功的两个必要因素是本节课的难点，应用功的公式完成有关的计算是本节课的重点。

教学中直接从生活中的几个场景，搬石头，推石头，拉小车，叉车提升货物，展示两个不做功和两个做功的场景，结合教材P82图11-3-2引入功的概念，进而强化做功的两个必要因素。做功两个必要因素是教学难点，若能将将场景转化为演示实验，让孩子们感受到亲临其境的感觉，相信效果会更好一些，今后教学中此处有待改进，提升孩子们的总结和概括能力。而且对功的计算以及功率，机械效率等都有重要帮助。

为了强化做功的两个要素，在教学设计上安排了三个不做功的场景，旨在让学生结合做功的两个必要因素对这三场景个进行分析，分别指出是不是满足做功的两个必要因素。通过学生回答的结果看，虽然可以对规律进行总结和概述，但是缺乏较为系统的规律认识，很大程度上有一种试一试的心理，暴露出孩子们总体的分析概括能力和把控能力。三种不做功的情况对分析物体做功，巩固做功的两个必要因素，提升孩子们认识能力很重要，我们要给予精准总结和概括。

功的计算公式源于做功的两个要素，公式W=FS的得出不难，学生灵活运用是关键，强调公式中物理量的单位和变形，这公式单位必须用国际单位制中的单位，否则必须换算。物理公式的运用是孩子们的“难点”。习题训练的后两个题要求孩子们认真完成，突出物理的学科特性，让孩子们感受“考场的感觉”，虽然学习了近一年的物理，但对很多孩子仍旧有很大的距离，因为是两个成绩较好的孩子，黑板做题没有大的错误，但也不能说很完美，指出共性的问题，让孩子们注意，加强理解和记忆。

本节课是功和功率的第一节课，课堂表现一般，绝大多数孩子们能接受知识，但有个别孩子存在着差异。课堂教学中也存在一定的提升空间，比如：习题量安排略少，可以适当加快一下讲课的速度，增加训练的题量，给更多的孩子们上台表现的机会，不但能够发现更多的问题，还会增强孩子们的分析能力和问题的解析能力。在今后教学中，更深刻的改变教学方法，让课堂教学更加高效、实效。

第8篇：功率教学设计

第二节

功率

●教学目标： 1.知识与技能

(1)知道功率的概念。

(2)结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。 2.过程与方法

通过观察和联系生活实际了解功率的物理意义。 3.情感、态度与价值观

具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。 ●教学重点：理解做功率的物理意义;能用公式P=W/t解答相关的问题。

●教学难点：理解功率实际上是表示做功快慢的物理量。 ●教学过程：

一、复习：

1、什么是功?功的两个必要因素是什么?

2、功的计算公式是什么?功的单位?

二、引入：在建筑工地,利用机械或人工将同一大堆砖从地上搬到五楼，你会选用什么方法?请说说你的看法.

思考：甲乙两同学分别将12块砖搬到二楼 ,是否做功?做多少功?谁做功快?

带领学生归纳比较做功快慢的两种方法： a.做同样的功，比较做功时间的长短;

1 b.在相同的时间内比较做功的多少。

如果做的功不同,时间也不相同,又怎样来比较做功的快慢呢? 和学生一起回忆速度的定义并引入功率的概念。

三、新课教学：

(一)、功率：单位时间内做做的功叫做功率，它是用来表示物体做功快慢的物理量。 功率公式：pwt P-功率-瓦特(W);W-功-焦耳(J);t-时间-秒(s)。

1W=1J/s，1KW=1000W。

(二)、举例说明功率的物理意义： 1.运动员的功率70W表示什么意思? 功率70W表示运动员在1s内做了70J的功.

2.功率70W和450W功率哪个大?做功哪个快?为什么? (450W=450J/s，70W=70J/s) 450W比70W功率大，做功快. 3.一些物体的功率。

四、例题讲解

例1.建筑工地上，水泥板质量为0.7t，起重机在15s内把它提升到4m的高度，起重机提升重物的功率是多少?(g=10N/kg) 例2. 一架起重机在5分钟内把60000牛的中午匀速举高25米，它的功率是多少瓦?

五、设计实验测功率

小丽和爷爷想比一比谁上楼的功率大。需要测量哪些物理量?需

2 要用到哪些测量工具?试些出功率的表达式。

六、小结：

1、功率是表示做功快慢的物理量

2、功率的概念

3、功率的公式

4、功率的单位

七、课堂练习：

1、下列说法正确的是：( ) A、做功越多，则功率越大 B、做功的时间越短，则功率越大 C、功率越大，表示做功越快 D、功率小，做功一定少

2、某同学爬楼的功率是150W，表示该同学( ) A、每秒做功150W B、能做150J的功 C、1s的功率为150W D、1s内能做150J的功

3、起重机将104N的重物匀速提高了8m，用了40s，求：(1)起重机做的功。 (2)起重机的功率。

八、作业

第9篇：《功率》教学设计

一教材分析

本节在学习机械功之后，从做功快慢的角度认识功这个物理量。功率在实际生活中具有重要意义，也是后续学习电功率等知识的基础。

教科书通过对生活、生产实例的分析，采用比值定义的方法引入功率的概念。要求学生明确功率的物理意义，能进行简单的计算，并能利用功率的概念测量生活中功率的大小。对功率概念的认识是本节教学的重点。功率与功的关系和物体运动速度与距离的关系相似，学生在学习速度概念的基础上容易进行知识的正迁移，所以，可以结合实例采用类比的方法引入功率的概念。这样既有利于学生认识与记忆，也可以渗透科学方法教育。

二、教学目标

(一)知识与技能

1.知道功率。能说出功率的物理意义，并能写出功率的定义式

及其单位。

2.能结合生活中的实例说明功率的含义。

3.能应用功率的定义式进行简单的计算，并能利用功率的概念设计测量生活中功率的大小。

(二)过程与方法

1.经历探究人体的输出功率的过程，进一步熟悉科学探究的基本步骤。

2.通过资料认识常见运动物体的功率大小，了解功率在实际应用的重要价值。

(三)情感态度与价值观

1.通过测量活动的组织安排，培养学生的合作意识和协作能力。

2.进一步形成乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理的习惯，增强将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

三、教学重难点

教学重点：功率的概念和利用公式的计算。 教学难点：对功率意义的理解。 四 教学过程：

一、复习：

1、力学里的功包括两个必要的因素是什么?

2、计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么

二、引入：我们怎样比较做功的快慢，做功不但有一个多少的问题，还有一个做功快慢的问题。如体重相同的甲、乙两同学，甲慢慢从一楼走到五楼，乙快速从一楼跑到五楼，尽管两人做的功一样多，但甲需较长时间，做功慢;乙需时间较短，做功快。比较做功快慢就像比较物体运动的快慢一样，可以采用： a.做同样的功，比较做功时间的长短;b.在相同的时间内比较做功的多少。 物理学上常采用b情况，一般都取“单位时间”。就是指单位时间里完成的功叫功率。很显然功率是表示物体做功快慢的物理量。

三、新课教学：阅读课本111页，钩出重点知识，在不懂之处打上问号。 功率：单位时间内做做的功叫做功率，它是用来表示物体做功快慢的物理量。 功率公式：pwt P-功率-瓦特(W);W-功-焦耳(J);t-时间-秒(s)。 1W=1J/s，1KW=103W。 举例说明瓦特的物理意义。 机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功;机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

四、例题讲解

例1.建筑工地上,水泥板质量是1t,起重机在20s内匀速把它提升到5m的高度,起重机提升重物的功率是多少W?合多少KW?(g=10N/kg) 例2.起重机以0.1m/s的速度将重400N的重物匀速提高5m,起重机做功多少J?,它的功率是多少W?合________KW.

五、课堂练习(测) (每题10分,共100分) 1.下列说法中正确的是(

) A、 机械做的功越多,它的功率一定大

B、 机械做功时间短,它的功率一定大 C、 机械做功越快,它的功率就越大

D、 做相同的功,机械用的时间长,它的功率大

2.下列都是功率的单位的是(

) A、 W、J/s

B、 KW、Pa

C、 W、N/m

D 、N/m

2、N·m 3.某机械在2min内把600N的物体匀速提升4m,这个机械的功率为(

) A、2400W

B、 1200W

C、 20W

D、 50W 4.10kw的机器正常工作时,每分钟做的功是(

) A 、10J

B、 2.4×107J

C、 6×105J

D、 104J 5.一台机器的功率是750W,它表示的意思是(

) A、 这台机器1min做功是750W

B、 这台机器1min做的功是750J C 、这台机器1s做的功是750J

D 、这台机器1s做的功是750W

6.甲乙两台机器,功率之比为2:3,工作时间之比为1:3,则它们所做的功之比为(

) A、 2:9

B、 2:1

C、 3:2

D 、3:1

六、作业、动手动脑学物理：

1、3。

七、教学反思：