内容正文:
第十八章电功率(知识清单)
第1节电能电功
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。
二、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。电能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)电能表计算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=×3.6×106 J
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== 7.2×104J
三、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。
3.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。
4.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,1 J=1V·A·s。
(2)常用单位:千瓦时(kW·h)
(3)单位换算:1kw·h=3.6×106J
5. 电功的推导公式
由W=UIt和欧姆定律I=可推导出电功的两个公式:
W =t W=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。
第2节电功率
一、电功率
1.物理意义:表示电流做功的快慢。
2.定义:等于电功与时间之比(比值定义法)。
3.定义式:
变形式:电功W=Pt、时间t=W/P
4.单位:
(1)国际单位:瓦(W),1瓦=1焦/秒
(2)常用单位:千瓦(kW)、毫瓦(mW)
(3)单位换算:1kW= 103W 1W=103mW
(4)应用公式P=W/t及变形式W=Pt、t=W/P进行计算时,可应用两套单位:
①若电功W的单位用焦(J)、时间t的单位用秒(s),则电功率P的单位是瓦(W);
②若电功W的单位用千瓦时(kW·h)、时间t的单位用小时(h),则电功率P的单位是千瓦(kW);
5.电功率的推导式
(1)推导:将W=UIt代入P=W/t可得:P=UI。
说明:电功率的定义式P=W/t和P=UI都具有普遍意义,适用于任何电路。
(2)利用普适式P=UI结合欧姆定律I=U/R及变形式可推导出两个表达式:
①P=UI=I2R②P=UI =
说明:这两个公式只适用于纯电阻电路。
6.“千瓦时”的来历
千瓦时是功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能。
说明:千瓦时是电能的单位,而千瓦是电功率的单位,二者的意义完全不同。
二、额定电压额定功率
1.额定电压和额定功率
(1)额定电压U额:用电器正常工作时的电压;
(2)额定功率P额:用