第四讲 电能和电功率（课件）《电工技术基础与技能）高教版·第3版

4.电能和电功 《电工技术基础与技能》高教版·第3版 电工技术基础与技能 1 一 二 【电能】 【电功率】 目录 CONTENTS 电工技术基础与技能 三 【焦耳定律】 2 电工技术基础与技能 一、电能 1.定义：电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，用符号W表示，其国际单位制为焦耳(J)，电能的计算公式为 W = U I t 　　通常电能用kW · h (千瓦·时)来表示大小，也称为度(电)： 1 度(电) = 1 kW · h = 3.6  106 J 　　即功率为 1 000 W 的供能或耗能元件，在 1 小时内所发出或吸收的电能量为 1 度。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3 电工技术基础与技能 灌溉农田330m2 采煤105kg 炼钢1.6kg 电车行驶0.85千米 安全用电的同时！注意节约用电！ 一度电能做什么呢？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 4 电工技术基础与技能 2.变形公式 W=I2Rt W=(U2/R)t 适用于 纯电阻电路 W = U I t 结论一 结论二 电压、电流相同的情况下，通电时间越长，用电器消耗的电能越多，即电流做功越多。 通电时间相同的情况下，用电器两端电压越大，通过用电器的电流越大，则消耗的电能越多，即电流做功越多。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 5 电工技术基础与技能 电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程 用电器就消耗了多少电能 电流做了多少功 就有多少电能转化成其他形式的能 电流通过白炽灯做功100J 100J 100J 内能、光能 电流做功100J=消耗100J电能 电能 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 6 电工技术基础与技能 　　二、电功率 1.定义：电功率(简称功率)所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能能量。两端电压为 U、通过电流为 I 的任意二端元件(可推广到一般二端网络)的功率大小为 P = UI 　　功率的国际单位制单位为 W(瓦特)，常用的单位还有mW (毫瓦)、 kW (千瓦)，它们与 W 的换算关系是 1 mW = 103 W； 1 kW = 103 W 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 7 电工技术基础与技能 2.电路消耗的功率 一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。 电路消耗的功率有以下几种情况： （1）P ＞0，说明该元件消耗功率为P，为耗能元件； （2）P = 0，说明该元件不消耗功率，为储能元件； （3）P ＜0，说明该元件消耗功率为-P，发出(或提供)功率为P，为供能元件。 通常所说的功率 P 又称为有功功率或平均功率。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 8 电工技术基础与技能 　　 3.电气设备的额定值 　 为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，都规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。 　　 额定电压——电气设备或元器件所允许施加的最大电压。 　　 额定电流——电气设备或元器件所允许通过的最大电流。 　　额定功率——在额定电压和额定电流下所消耗的功率，即允许消耗的最大功率。 　　 额定工作状态——电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。 　　轻载状态——电气设备或元器件在低于额定功率下的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。 　　过载(超载)状态——电气设备或元器件在高于额定功率下的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。 　　轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 9 电工技术基础与技能 定义：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。表达式为： 三、焦耳定律 Q = I2Rt  对只存在电流热效应的纯电阻电路也可用Q =W = UIt = Pt = 来计算热量. I —通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为 A。R —导体的电阻值，单位为Ω。t —通过导体电流持续的时间，单位为 s。Q —热量单位为 J。电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，所以就有Q=W=UIt 。再根据欧姆定律U=IR，就有Q = I2Rt 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 10 电工技术基础与技能 纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt 非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝W外＋Q) 注意： 知识拓展：两类用电器 （1）纯电阻用电器：电流通过导体时将电能全部转化为热能的用电器，如电饭煲、电炉等单纯用来加热的用电器. （2）非纯电阻用电器：电流通过导体时只有部分电能转化为热能的用电器，如电风扇、电视机等用电器在工作时，除部分电能转化为热能外，大部分电能会转化成其他形式的能. 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 11 电工技术基础与技能 1.有一只节能灯接在220 V的家庭电路中，通过它的电流为90 mA，计算这只灯使用5 h消耗多少度电？ 课堂练习 解： I= 90 mA=0.09 A t=5h=3600s×5=18000s W=UIt =220V×0.09A×18000s=356400J =0.099 kW·h 答：这只节能灯工作5 h消耗的电能是0.099 kW·h，即0.099 度。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 12 电工技术基础与技能 课堂练习 2.把两段阻值相等的电热丝串联后接在电源上，在时间t内电流做功W1若把这两段电热丝并联后接在同一电源上，在时间t内电流做功为W2，则W1与W2之比是（　　） A．4：1 B．2：1 C．1：4 D．1：2 D D C 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 13 电工技术基础与技能 课堂练习 3.有一功率为 60 W 的电灯，每天使用它照明的时间为 4 h(小时)，如果平均每月按 30 天计算，那么每月消耗的电能为多少度？合为多少 J ? D D 　　解：该电灯平均每月工作时间 t = 4  30 h= 120 h，则 W = P · t = 60  120 W · h = 7200 W · h = 7.2 kW · h 　　即每月消耗的电能为 7.2 度，约合为 3.6  106  7.2 J 2.6  107 J 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 14 电工技术基础与技能 感谢观看 15 $$