电能和电功讲义

《电功和电能》讲义一、电功电功，简单来说，就是电流做功的多少。

当电流通过用电器时，电流就会做功。

就好像我们用力推动一个物体，使它移动一段距离，这个过程我们做了功。

电流做功也是类似的道理。

那电流是怎么做功的呢？我们以一个常见的例子来说明，比如电灯泡。

当电流通过灯泡的灯丝时，灯丝会发热发光。

在这个过程中，电流就对灯丝做了功，使电能转化为灯丝的内能和光能。

电功的大小与哪些因素有关呢？经过实验和研究，我们发现电功的大小与电流、电压和通电时间这三个因素密切相关。

具体来说，电功等于电压、电流和通电时间的乘积。

如果用公式来表示，就是 W ＝UIt ，其中 W 表示电功，单位是焦耳（J）；U 表示电压，单位是伏特（V）；I 表示电流，单位是安培（A）；t 表示通电时间，单位是秒（s）。

举个例子，一个电阻为5Ω 的用电器，通过它的电流是 2A，通电10 秒，那么电流所做的功 W ＝ UIt ＝ I²Rt ＝ 2²×5×10 ＝ 200 焦耳。

在实际生活中，电功的单位除了焦耳，还有一个常用的单位叫“度”，也称为“千瓦时”（kW·h）。

1 度＝ 1 千瓦时＝ 36×10^6 焦耳。

我们平时说的家里一个月用了多少度电，就是指电功的多少。

二、电能电能是一种能量形式，它是由电源提供的。

比如电池、发电机等，它们能够把其他形式的能转化为电能。

我们日常使用的电能，大多数是由发电厂里的发电机产生的。

在发电厂里，通过燃烧煤炭、利用水能、风能或者核能等方式，推动发电机的转子转动，从而产生电能。

电能可以方便地转化为其他形式的能。

比如，给电动机通电，电能就转化为机械能，电动机就能带动机器运转；给电热水器通电，电能就转化为内能，水就被加热了；给电灯通电，电能就转化为光能和内能，电灯就能发光发热。

当电能转化为其他形式的能时，电流就做了功，也就是消耗了电能。

消耗电能的多少可以用电功来度量。

1 电路中的能量转化1.理解电功、电功率、电热、热功率及它们之间的关系.2.应用焦耳定律解决相关问题.3.区分电功和电热，会在非纯电阻电路中正确计算电功和电热．一、电功和电功率 1．电功(1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程． (2)电功的计算公式：W ＝UIt . 单位：焦耳，符号为J.常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h ＝3.6×106 J. 2．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比． (2)公式：P ＝Wt ＝UI .(3)单位：瓦特，符号为W. (4)意义：表示电流做功的快慢． 二、焦耳定律 1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． (2)表达式：Q ＝I 2Rt . 2．热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率． (2)表达式：P 热＝I 2R .(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量． 三、电路中的能量转化从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能，即P电＝P 机＋P 损，其中P 电＝UI ，P 损＝I 2R .一、电功和电热 1．电功和电功率W ＝UIt 是电功的计算式，P ＝UI 是电功率的计算式，适用于任何电路． 2．电热和热功率Q ＝I 2Rt 是电热的计算式，P 热＝I 2R 是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率． 3．串、并联电路的功率分配关系(1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比，即P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P nR n＝I 2.(2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比，即P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P n R n ＝U 2. (3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和． 4．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率．当用电器两端电压达到额定电压U 额时，电流达到额定电流I 额，电功率也达到额定功率P 额．且P 额＝U 额I 额．(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率．为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率． 二、电路中的能量转化 1．纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能．例如电动机P 总＝P 出＋P 热． 2．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较W ＝Q W ＝Q ＋E1．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多。

《电功和电能》讲义一、电功电功，简单来说，就是电流所做的功。

当电流通过各种用电器时，电流就会做功，将电能转化为其他形式的能。

想象一下，当你打开电灯，电流通过灯丝，灯丝发热发光，电能就转化为了光能和热能，这个过程中电流就做了功。

又比如，当你给手机充电时，电流通过充电器和手机内部的电路，将电能储存为化学能，这也是电流做功的表现。

电功的计算公式是：W ＝ UIt 。

其中，W 表示电功，单位是焦耳（J）；U 表示电压，单位是伏特（V）；I 表示电流，单位是安培（A）；t 表示时间，单位是秒（s）。

这个公式告诉我们，电功的大小与电压、电流和通电时间都有关系。

电压越大、电流越大、通电时间越长，电流做的功就越多。

为了更好地理解电功，我们来举几个例子。

假设一个电阻为 10 欧姆的灯泡，通过它的电流是 2 安培，通电时间为 5 分钟，我们来计算一下电功。

首先，将 5 分钟转换为秒，5 分钟＝ 300 秒。

电压 U ＝ I×R ＝ 2×10 ＝ 20 伏特。

然后，根据公式 W ＝ UIt ，可得：W ＝ 20×2×300 ＝ 12000 焦耳。

再比如，一个电吹风的工作电压是 220 伏特，工作电流是 5 安培，工作时间是 10 分钟，计算电功。

10 分钟＝ 600 秒W ＝ 220×5×600 ＝ 660000 焦耳从这些例子可以看出，通过公式的计算，我们能够清楚地知道电流在不同的情况下做了多少功。

二、电能电能是一种能量形式，是由电源提供的。

就像我们常见的电池、发电机等，它们都能够提供电能。

电能可以通过各种方式被转化和利用。

比如，电池中的化学能可以转化为电能，水力发电站利用水的势能转化为电能，风力发电则是将风能转化为电能。

电能的单位是焦耳，但在实际生活中，我们常用的单位是千瓦时（kW·h），也就是我们常说的“度”。

1 千瓦时＝ 36×10^6 焦耳。