
专题17电功率
一、思维导图
二、新课标要求
3.4.5结合实例,了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
3.4.6通过实验,了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
三、知识梳理与典例
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=3.6×106J。
2.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。电流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电能表计数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后-W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后-W前=1469.5-1387.5=82kW·h
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=
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
二、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。
2.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。
3.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,1J=1V·A·s。
(2)常用单位:千瓦时(kW·h)
(3)单位换算:1kw·h=3.6×106J
4.电功的推导公式
由W=UIt和欧姆定律I=EQ\F(U,R)可推导出电功的两个公式:
W=EQ\F(U2,R)tW=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。
【例题1】如图所示,为小乐同学老家用的机械式电能表的示意图,下列说法不正确的是()
A.如图中时刻所示,电能表的读数为8633.5kW?h
B.家中干路中的总电流为20A时,该电能表可以工作
C.每消耗1kW?h的电能,电能表的转盘转3600圈
D.这种电能表,读数数字的单位是kW?h
【答案】B。
【详解】A.电能表读数时,数字方框中最后一位是小数,单位是kW?h,由图可知,此时电能表的读数为8633.5kW?h,故A正确,不符合题意;
B.电能表上的“10A”表示电能表允许通过的最大电流为10A,家中干路中的总电流为20A时,超过了最大电流,该电能表不能工作,故B不正确,符合题意;
C.3600r/kW?h表示电路中用电器每消耗1kW?h电能,电能表的转盘转过3600圈,故C正确,不符合题意;
D.电能表读数的单位是kW?h,故D正确,不符合题意。
故选B。
【例题2】已知电源电压为10V保持不变,R1=25Ω,小灯泡正常发光时的电流为0.3A。(不考虑灯丝电阻变化)
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