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。

电功、电功率、电能1. 电功(1)电流通过用电器所做的功叫做电功。

电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。

(2)国际单位：焦(J )。

(3)计算公式：W Ult = UQ2. 电功率(1)物理意义：反映电流做功快慢的物理量。

(2 )定义：电流所做的电功与做功时间的比值。

(3)国际单位：瓦(W。

(4)计算公式：p W。

t(5)常用公式：P UI。

(6 )额定功率和实际功率。

额定电压：用电器正常工作时的电压值为额定电压；额定电压也是用电器上标着的电压。

例如：我国家庭电路的电压为220伏，家用电器的额定电压一般为220伏。

额定功率：用电器在额定电压下的功率值为额定功率；也就是用电器上标着的电功率为额定电功率。

例如：家庭用普通照明的白炽灯泡在电功率15瓦〜60瓦之间，电饭锅的电功率在350瓦〜1350瓦之间，家用电冰箱的电功率在100瓦〜140瓦之间，空调机的电功率在1500瓦〜2500瓦之间。

实际功率：当加在用电器两端的电压不等于额定电压时,用电器的功率为实际功率。

实际功率等于用电器两端实际电压与通过用电器实际电流的乘积。

则用电器消耗的电能 W 1千瓦时 N ，功率(千瓦)P = Wt 。

3000(5) 电能的获得。

电池：化学能转化为电能。

太阳能(硅光)电池：太阳能转化为电能。

发电机：机械能转化为电能。

电能属于二次能源。

(6) 电能的输送：电能要通过高压输电线路输送。

例8-14 :某导体两端电压为 2伏，通过它的电流为 0.2安，10秒内通过该导体横截面的电 荷量为 ______________ 库，电流做功为 _________ 焦。

一盏10瓦的LED 日光灯亮度比一盏 40瓦的传 统日光灯还要亮，若它们都耗电 1千瓦时，LED 日光灯与传统日光灯相比，可多正常发光________ 小时。

【解析】10秒内通过该导体横截面的电荷量Q= It = 0.2安X 10秒=2库，电流做功 W=UQ =2伏X 2库=4焦。

电功与电能一、电功率(P)1.意义是表示电流做功快慢的物理量.2.大小是在单位时间内电流做功的多少.3.单位是瓦特，简称瓦，符号：w；还有千瓦（Kw），1Kw=1000w.4.公式是：P=UI.二、电能(W)用电器在使用过程中所消耗的能量.用电能表测量用电器消耗电能多少.三、电功(W)1.定义是电流所做的功.2.实质是电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量.○1日光灯：电能转化为光能；○2热得快：电能转化为内能；○3充电器充电：电能转化为化学能；○4电风扇：电能转化为机械能.3.单位是焦耳，简称焦，符号：J ; 还有千瓦时(Kw•h) ; 1 Kw•h=3.6х106 J.4.公式是W=Pt.四、利用W=Pt计算1.在家庭电路中，表用来测量用户消耗的电能。

标有“220V 2000w”字样的电热水壶正常工作1h，消耗电能是________千瓦时，是_________________焦.2.东方牌电热水壶的额定电压为220V,额定功率为1100W,把它接在220V的家庭电路中,通过电热水壶的电流为A,通过电烧水15min,消耗电能kW.h,电热水壶内电热丝的电阻为Ω.3.1千瓦时可供“PZ 220-40W”的灯泡正常工作小时.4.微波炉是效率很高的家用电器，一个标有“220 V，880 W”的微波炉，正常使用时，其电阻是_____Ω，通过它的电流是__A，若用它煮一餐饭花15分钟的时间，则煮一餐饭用_________度电.5.某37英寸液晶电视机的铭牌上有“220V 200W”的字样，则该电视机正常工作1小时消耗__________千瓦时的电能.6.如图是一顶太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，帽沿装有一个小型电风扇。

电池板在太阳光的照射下，将能转化为电能，驱动电风扇工作。

电风扇工作时的电压为1.2V，电流为50mA，若电风扇正常工作了1小时，电流做功为焦。

电功、电功率、电能。

1．电功.（1） 电流通过用电器所做的功叫做电功。

电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程.（2） 国际单位：焦（J ）。

(3）计算公式：W ＝UIt ＝UQ 。

2．电功率。

（1）物理意义：反映电流做功快慢的物理量。

（2)定义：电流所做的电功与做功时间的比值。

（3）国际单位:瓦（W ）。

（4）计算公式：tWP =。

（5)常用公式：UI P =。

（6)额定功率和实际功率.额定电压：用电器正常工作时的电压值为额定电压；额定电压也是用电器上标着的电压。

例如：我国家庭电路的电压为220伏，家用电器的额定电压一般为220伏。

额定功率：用电器在额定电压下的功率值为额定功率；也就是用电器上标着的电功率为额定电功率。

例如：家庭用普通照明的白炽灯泡在电功率15瓦～60瓦之间，电饭锅的电功率在350瓦～1350瓦之间，家用电冰箱的电功率在100瓦～140瓦之间，空调机的电功率在1500瓦～2500瓦之间。

实际功率：当加在用电器两端的电压不等于额定电压时，用电器的功率为实际功率。

实际功率等于用电器两端实际电压与通过用电器实际电流的乘积.3．电能。

（1）定义:表示电流做多少功的物理量,物理意义同电功. （2）计算公式：W ＝Pt 。

（3）国际单位：“千瓦·时（kW·h ）”或“度”。

1千瓦·时＝1度电＝3。

6×106焦。

（4）测量仪器：电能表。

如图8-14所示,注意最后一位是小数位。

“220V 5A ”表示:额定电压为220V,允许长时间通过的图8-14 电能表表盘最大电流为5A ；“3000r/kW ·h ”表示每消耗1千瓦·时的电能，电能表的转盘将转过3000圈.若用该电能表测量某个用电器的功率:只让该用电器工作，记下在时间t (时）内,电能表转盘转过的转数N ，则用电器消耗的电能3000N1⨯⋅=时千瓦W ,功率（千瓦）P ＝W /t 。

1 / 4讲义电能和电功第一课时【课前导学】1.各用电器工作过程中都消耗，消耗电能的多少用度量。

2.电路中电流做的功叫做。

用字母表示，电流做功的过程实际上是将能转化为能的过程; 电流通过电灯做功, 将能转化为能；电流通过电动机做功, 将能转化为；给蓄电池充电时, 将能转化为能。

3.电流所做的功跟用电器两端的、通过用电器的以及成正比，电功等于、和的乘积。

用公式表示。

公式中U、I、t的单位分别是、和。

电功(W)的国际单位是，1J＝1 ，生活中还习惯用“”（）做电功的单位，1KW·h= 度=J。

4.测量电功的仪表是表，可测量用电器消耗的电能的多少。

5.一位同学家里的电能表的月初的显示数字如图13-1-1-1，本月用电56度，请标出月末显示的数字。

【经典例题】1.一个电炉工作时的电压是220V，电流是5A，求它在1h内消耗多少KW?h的电能？2.玩具小风扇的电动机两端所加的电压是1.5V，通过电动机的电流是0.5A．则通电1min 电流做功是多少？3.如图13-1-1-2所示，U＝6V，R1=6?，R2=18?，求：（1） 5min内电流通过它们做的功各是多少J?（2）电流通过R1、R2消耗的总电能是多少J?【随堂训练】1.一台电冰箱工作1小时,电流做功3.6×106J, 这台电冰箱消耗的电能是J。

2.一个电烙铁接在照明电路上, 通过它的电流是0.5A?,正常工作10min电流做功J,有 J的电能转化成了内能。

3.有一只灯泡接在220 V的家庭电路中,点亮20h, 用了1度电, 这只灯泡工作的电流是 A。

4.已知电阻R1>R2, 将它们串联在同一电路中, 则两端的电压较大, 通电相同时间内, 电流通过所做的功较多；若将它们并联在同一电路两端, 则通过的电流较大, 相同时间内, 电流通过所做的功较多。

5.两个电阻的阻值分别是R1=6 ?, R2=3 ?,若把它们串联起来接入电路, 则通过它们的电流之比I1:I2= ,它们两端的电压之比U1:U2= , 电流通过它们所做的电功之比W1:W2 ; 若把它们并联起来接入电路, 则通过它们的电流之比I′1:I′2= ,它们两端的电压之比U′1:U′2= ,电流通过它们所做的电功之比W′1:W′2= 。