3.4电功、电功率与效率(课件）-《电工基础》同步教学（广东高等教育出版社）

第三章 基本直流电路的分析 第1节 闭合回路欧姆定律 第2节 部分电路欧姆定律 第3节 电位 第4节 电功、电功率与效率 通过本章的学习，您将熟悉基本直流电路中的计算： （1）理解闭合回路欧姆定律和部分电路欧姆定律，熟练掌握基本直流电路中电压、电流及功率等的计算，理解电源和电阻的伏安特性曲线。 （2）理解电位的概念，掌握基本直流电路中电位的计算方法，能利用万用表判断基本直流电路故障。 （3）理解电功、电功率的概念和焦耳定律，懂得能量交换中电功、效率等的计算，知道负载获得最大功率的条件。 （4）进一步熟悉直流稳压电源、万用表等的使用方法。 第 4 节 电功、电功率与效率 观察家里的电费单，想一想：电费单上的“当期电量（千瓦•时）”与电能交换参数（电功、电功率和效率）中哪个物理量相对应？ 图3-31 第4节 电功、电功率与效率 一、电功与电能 电功：电流在一定时间内所做的功。 电能：电通过各种形式做功所产生的能量。 电能转化成其他形式能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功。 第4节 电功、电功率与效率 电功 电功的国际标准单位：焦耳（J）。但焦耳这个单位很小，用起来不方便，生活中常用千瓦时作为电功的单位，就是平常说的用了几度电的“度”。千瓦时的符号是kW·h。 W——电功（或者说消耗的电能），单位为焦（J）； U——电路两端的电压，单位为伏（V）； I——电路中的电流，单位为安（A）； t——通电时间，单位秒（s）。 一、电功与电能 生活中常用电能表（又称电度表）来计量用电量，有机械式和电子式两种。 图3-32 小 提 示 观察家里的电度表，试着读出目前的读数。 图3-33 练 一 练 小王购买了一只手机移动电源（充电宝），产品上标明电池能量为20000mAh 3.8V。我国《关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定的公告》上规定，严禁携带额定能量超过160Wh的充电宝乘机，请按公告所附“充电宝额定能量的判定方法”帮小王确定，该充电宝能否携带乘机？ Wh是电能的单位，Ah、mAh则是电流与时间乘积的单位。以单位代替物理量来表达公式 ，可以帮助非专业人员迅速理解，在部分场合也有使用。 【例3-14】 小 提 示 第4节 电功、电功率与效率 二、电功率 电功率：电流在单位时间内所做的功，简称功率 。 对于电阻元件，由于电压与电流之间存在欧姆定律的关系，故有： 一个标有“220V，1000W”的电热水壶，正常工作时的电流多大？插在10A的电插板上能否正常工作？ 【例3-15】 【例3-16】 一只标有“100Ω，1W”的电阻，允许通过的最大电流和允许加在电阻两端的最大电压是多少？ 一只标有“220V，40W”的白炽灯泡，正常工作时的电流多大？ 瓦特是电功率的国际标准单位，生活中还有一个电功率的非标准单位：匹。一般空调多用“匹”作单位。“匹”，又称作马力（hp），1匹=1马力=735W=0.735kW。 小 知 识 【例3-17】 一只功率为3W的台灯，每天工作10 h，求一个月（按30天计）要用多少度电？ 某家庭有三种电器，工作时间为：（1）四盏25W的日光灯每天工作6小时；（2）一个10A电插板每天满负荷工作1小时；（3）一只功率为2kW的电热水器每天工作2小时。已知工作电压为220V，电费为每度0.5元，请估算这个家庭的月电费开支（按30天/月计算）。 【例3-18】 做 一 做 第4节 电功、电功率与效率 当R＝r 时， 负载获得最大功率 此时称电源与负载匹配。 二、电功率 在电力传输线路中，通常不考虑电源与负载的匹配，因为此时电源内阻r与负载电阻R相等，电能有一半消耗在电源内阻上，传输效率只有50%，但在信号传输系统中，为了使信号以最大功率发射出去，就需要考虑匹配问题。 第4节 电功、电功率与效率 通常以效率这个参数来衡量电能在转换过程中的利用率。 效率：输出功率Po与输入功率Pi（或输出能量Wo与输入能量Wi）的百分比，效率符号为η，无单位。 三、效率 某办公室购买电水壶，需在10分钟内使水获得3.36×105J的热能，若电水壶的效率为80%，则应选用多大功率的电水壶？ 【例3-19】 做 一 做 第4节 电功、电功率与效率 电流通过导体时会产生热量，这叫做电流的热效应。 焦耳-楞次定律（简称焦耳定律）：电流通过导体电阻后所产生的热量与电流的平方、电阻的大小及通电的时