内容正文:
第18-1讲 电能 电功
知识点1:电能
各种各样的发电厂,如火力、水力、风力发电厂,以及各种各样的电池,它们把不同形式的能转化为电能(electric energy),供人们使用。
电能:每个家庭都用电。我们使用的电主要由电网提供,不同家庭用电的多少不同。同学们一定常听父母说,上个月家里用了多少“度”电。这里说的“度”,就是电能的单位,它的学名叫做千瓦时,符号是kW · h。
在物理学中,常用的能量单位是焦耳。1 千瓦时比1 焦耳大得多。它们之间的关系是
1 kW · h = 1×103 W×3 600 s = 3.6×106 J
电能的计量:用电器在一段时间内消耗的电能,可以通过电能表(也叫电度表)计量出来。用电时,电能表中间的铝质圆盘转动,圆盘上方的数字以千瓦时为单位来显示已经用去的电能。
电能表上显示的数字是表从开始记数到读数为止用去的电能。为了计量一段时间内消耗的电能,必须记录这段时间起始和结束时电能表上计数器的示数。前后两次示数之差,就是这段时间内用电的度数。例如,家中电能表在月初的示数是3 246.8 kW · h,月底的示数是3 265.4 kW · h,这个月家里用电就是18.6 kW · h 。
【典例探究】安装在小高家中的电能表如图所示,下列说法正确的是( )
A.小高家已经消耗的电能为781.5J
B.此电能表转盘每小时最多能转过720转
C.此电能表平时工作允许通过的最大电流是20A
D.此电能表可以安装在高压动力线路上使用
【答案】C
【解析】A.电能表示数的单位是kW•h,图示电能表表示小高家已经消耗的电能为781.5kW•h,故A错误;
B.720r/kW•h表示此电路中每消耗1kW•h电能,电能表的表盘转动720转,故B错误;
C.20A表示电能表在平时工作时,允许通过的最大电流为20A,故C正确;
D.此电能表的工作电压为220V,高压动力线路电压远高于220V,所以不能在高压动力线路上使用,故D错误。
故选C。
知识点2:电功
电功:电能可以转化成多种其他形式的能量。电能转化为其他形式的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,即电功(electric work)是多少。
电功的计算:电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长,电流做功越多。研究表明,当电路两端的电压为U ,电路中的电流为 I ,通电时间为t 时,电功W(或者说消耗的电能)为
W=UIt
【典例探究1】小明家上次查看电能表示数,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是( )
A.他家在这段时间内消耗的电能为903kw·h
B.电能表是测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min,则电能表的圆盘转了600转
D.这个电能表的额定功率为2200W
【答案】C
【解析】A.因为电能表两次示数差就是消耗的电能,且注意电能表最后一位是小数,所以,由图知道,他家在这段时间内消耗的电能是
W=8633.5kW•h-8543.2kW•h=90.3kW•h
故A错误;
B.电能表是测量消耗电能的仪表,不是测量电功率的,故B错误;
C..电能表上标有的3600r/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转过3600r,所以,当只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min,其消耗的电能是
电能表的圆盘转过的圈数是
故C正确;
D.由该电能表的铭牌知道,其允许接入用电器的最大功率是:P=UI=220V×10A=2200W;但电能表属于测量仪表,不消耗电能,所以,没有额定功率,故D错误。
故选C。
【典例探究2】李子晗家的电能表11月1日和12月1日的读数如图所示,若电价为0.5元/度,则她家11月份应交电费是( )
A.33.95元 B.27.75元 C.30.62元 D.277.5元
【答案】B
【解析】11月1日电能表的示数W1=612.4kW·h,12月1日电能表的示数W2=667.9kW·h,11月份消耗的电能
W=W2−W1=667.9kW·h−612.4kW·h=55.5kW·h=55.5度
则应交的电费
55.5度×0.5元/度=27.75元
【典例探究3】如图所示,电路中定值电阻R1和R2并联在电压为6V的电源上,当开关S闭合时,电流表A1的示数为0.6A,电流表A2的示数为0.2A。求:
(1)定值电阻R1的大小;
(2)电路中的总电流Ⅰ总;
(3)通电30s内,电路消耗的总电能。
【答案】(1)10Ω;(2)0.8;(3)144
【解析】(1) R1的阻值为
(2)电路中的总电流为
(3)电路消耗的