同学们好，欢迎来到今天的课堂。在之前的学习中，我们已经对电路、电流、电阻等知识有了一定的理解。今天我们将学习另外两个重要的概念，电能和电功率，同时还会学习与之密切相关的焦耳定律。首先我们来学习电能，电能在我们生活中无处不在，各种电器设备能够正常运转，背后都离不开电能的支持。那么电缆究竟是什么呢？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，我们用符号W来表示在国际制单位中，电能的单位是焦耳，简称焦。在导体两端加上电压，导体内就建立了电场。电场力在推动电荷定向移动时要做功，设导体两端的电压为U。通过导体横截面的电荷量为Q。电场力所做的功，也就是电路消耗的电能W就等于Q乘以U又由于Q等于I乘以T所以我们把这个公式带进来，就可以得到电能的公式等于IT。这里的U代表的是电压，单位是伏特，符号是VA代表的是电流，单位是安培，简称安，符号是AT代表的是时间，单位是秒，符号是S在日常生活中，我们可能对焦耳这个单位不太熟悉，更多听到的是do这个衡量电能的单位。实际上，电能还能用千瓦时来表示大小，一度电就等于1000瓦时，而一度电等于1000瓦时，等于3.6乘以10的6次方焦耳，这意味着什么呢？假如有一个功率为1000瓦的功能或耗能元件，比如一个一千瓦的电热水壶，它持续工作一小时所消耗或发出的能量就是一度，大家可以联想一下，平时家里使用电热水壶烧水，烧一次大概需要多长时间，消耗的电能又有多少呢？为了让大家对一度电有更直观的感受，我们来看一看一度电都能做什么。一度电可以让井下采煤100 0 5000克，这些煤炭是许多工业生产的重要能量，还能灌溉330平米的农田，为农作物的生长提供保障。一度电可以用来炼钢1点6000克钢铁在我们的建筑制造业行业都有着广泛的应用。电车依靠一度电能够行驶0.85千米，方便人们的出行。从这些例子可以看出，一度电的作用可不小。所以我们在安全用电的同时，一定要时刻牢记节约用电的重要性。我们知道了电缆的基本公式，W等于UIT。其实它还有两个变形公式，分别是W等于I平方乘以RT和W等于R分之U平方乘以T不过需要注意的是，这两个变形公式只适用于纯电阻电路。所谓纯电阻电路就是电流通过导体时，电能全部转化为热能的电路。像我们常见的电烙铁、电熨斗等，他们在工作时，电能几乎都转化成了热能，这类用电器所在的电路就可以近似看作是纯电阻电路。从电能的计算公式中，我们还能得出一些很重要的结论。第一个结论，在电压电流相同的情况下，通电时间越长，用电器消耗的电能就越多，也就是电流所做的功就越多。比如同样是220伏电压，低压电流的两个用电器，一个使用1小时，另一个使用2小时，那么使用2小时的用电器消耗的电能肯定是使用一小时用电器的2倍。第二个结论，当通电时间相同的时候，用电器两端电压越大，通过用电器的电流越大，消耗的电能也就越多，电流做功也就越多。例如，一个用电器在110伏电压0.5安电流下工作1小时，另一个在220伏电压一安电流下工作1小时，很明显后者消耗的电能更多。我们这里要理解一个关键的概念，电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程。电能做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。就拿常见的白炽灯来说，当白炽灯当电流通过白炽灯做功100焦时，这时100焦的电能就全部转化为了内能和光能，也就是消耗了100焦的电能。所以电能的消耗和电流做功是密切相关的。接下来我们学习电功率。在日常生活中，我们经常会看到用电器上标注功率的数值，比如灯泡上标注着25瓦、一百瓦等，那么这个功率到底是什么意思呢？电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。对于两端电压为U通过电流为I的任意2端元件，其功率大小的计算公式是P等于U乘以I功率的国际值单位是瓦特。为了方便表示不同大小的功率，还有常用的单位是毫瓦和千瓦。他们与瓦的换算关系是一毫瓦等于十的负3次方瓦特，1000瓦等于10的3次方瓦特。比如说一个功率为500毫瓦的小功率电器，换算成瓦特就是0.5瓦，而一个功率为2000瓦的用电器，换算后就是两千瓦。在一个完整的电路中，电源的作用是将一定的电功率传送给负载，负载再把电能换算成工作所所需要的各种形式的能量。这就好比电源是能量供应商，负载式能量使用者。在电路中存在着发出功率的器件，我们把它叫做功能元件，比如电池，还有吸收功率的元件，我们的器件也就是耗能元件。像灯泡、电炉等电路耗能的功率有不同的情况，当P大于零时，说明该元件在消耗功率，是耗能元件。比如我们家里的电视机在工作时就会消耗功率，当P等于零时，说明这个元件不消耗功率，属于储能元件。常常见的储能元件有电容器、电感等当P小于零时，说明该元件消耗功率为负P但实际上它是在发出或者是叫提供功率，是功能元件。比如如正在充电的电池，在充电过程中它是吸收电能的，但从某种意义上说，它它可以看作是为电路提供反向的功率。通常我们所说的功率P又称为有功功率或平均功率，它反映了电路元件实际消耗电能的快慢。在使用各种电气设备和电路元件时，大家有没有注意到它们上面都会标有一些数据，比如额定电压、额定电流、额定功率等。这些数据有什么意义呢？为了保证电气设备和电路元件能够长期安全的正常工作，人们规定了这些铭牌数据。额定电压指的是电器设备或元器件所允许加的最大电压，如果实际电压超过额定电压，设备可能会损坏。额定电流是指电气设备或元器件所允许通过的最大电流，超过这个电流值，设备也可能会出现故障。额定功率则是在额定电压和额定电流下所消耗的额定功率，也就是允许消耗的最大功率。当电气设备在额定功率下工作时，我们称这种状态为额定工作状态，也叫满载状态。这时候设备能够发挥出最佳的性能，并且运行比较稳定。如果电气设备在低于额定功率下工作，就是轻载状态，在轻载状态下，电气设备不能得到充分利用。比如一个额定功率为100 1000瓦的电烤箱，在轻载状态下可能无法达到应有的烘烤温度，导致食物烤不熟。当电气设备在高于额定功率下工作时，就是过载状态，过载时电气设备很容易被烧坏，甚至可能引发严重的安全事故。就像我们同时使用多个大功率电器，导致家里的电线发热，这就是过载的危险信号。所以轻载和过载都是不正常的工作状态，在实际使用中一般是不允许出现的。下面我们来学习java定律。焦尔定律揭示了电流通过导体产生热量的规定。它的定义是电流通过导体产生的热量跟电流的2次方成正比，跟导体的电阻成反比，跟通电时间成正比。用表达式表示就是Q等于I平方RT，这里的I代表通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位是安培。R是导体的电阻值，单位是欧姆。T是通过导体电流持续的时间，单位是秒。Q是热量，单位是焦耳。对于只存在电流热效应的纯电阻电路，除了使用Q等于I平方rt计算热量，还可以使用Q等于W等于ut等于pt等于R分之U平方来计算。为什么呢？因为在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电能全部转化为内能，也就是说电流产生的热量Q就等于消耗的电能W我们根据欧姆定律，U等于I乘以R把U等于I乘以R代入W等于UIT中，就可以得到Q等于I平方乘以RT。这里要区分一下纯电阻电路和非纯电阻电路。纯电阻用电器，像电饭煲、电路等，他们在工作时电流通过导体，电能全部转化为热能，而非纯电阻用电器。比如电风扇、电视机是电视机等等。在工作时电流通过导体，只有部分电能转化为热能，大部分电能会转化为其他形式的能。像电风扇主要是将电能转化为机械能，让扇叶转动产生风。电视机则把电能转化为光能、声能等。所以在纯电阻电路中，W总等于Q放等于PT等于UIT等于R分之U平方乘以T等于I平方RT而在非纯电阻电路当中，W总大于Q这里的W总就等于WY加QWY表示转化为其他形式的能量，Q表示转化为热能的那部分能量。学习了这么多知识，下面我们通过几个练习题来巩固一下。第一题，有一只节能灯接在220伏的家庭电路中，通过它的电流为90毫安，计算自制灯使用5小时消耗多少度电。在解题时首先要注意单位的换算，I等于90毫安，那么我们要化为标准式，单位等于00.09氨，T等于5小时。我们要计算电能的时候，时间单位要用秒，1小时等于3600秒，所以5小时换算成秒就是18000秒。然后再计算，然后根据计算电能的公式，W等于UIT把数据带入，我们就可以得到对应的电能的消耗值是。这么多的一个数值，然后题目要求的是消耗多少度电。我们知道一度电等于1000瓦时，等于3.6乘以10的6次方焦耳。所以我们计算出来的一个焦耳值换算成度就是用我们计算出来的数值除以3.6乘以10的6次方，算出来就是0.09 9000瓦时，那也就是0.099度。所以这只节能灯工作5小时消耗的电能是0.099度电。接着看第二题，关于电流做功，下列说法中正确的是A选项，导体两端的电压越大，通电时间越长，电流做功就越多。我们根据电流做功的公式，W等于UIT。可以知道电流做工不仅和电压有关系，和时间有关系，还和我们的电流有关系。所以A选项表述错误。同理B选项也是电流越大通电时间越长，但是电压是未知的，所以电流做的功不一定越多。再来看C选项，电流做功是将电能转化为内能的过程，电流做功是将电能转化为其他形式能，并不只是内能，还可能是风能、光能、声能等等。再来看D选项，电流做功是将电能转化为其他形式的能的过程。所以只有D选项的表述是错误的，所以本题的选项应该是选择D选项。接着我们再来看一下第三题，有一个功率为60瓦的电灯，每天使用它照明的时间是4小时。如果平均每月按30天计算，那么每月消耗的电能是多少度和多少焦耳？要解这个题，首先我们要算出电灯每月工作的总时间。已知每天使用4小时，每每月按30天计算，那么总的时间T等于4乘30小时，总时间是120小时。根据电能的计算公式，W等于PT把数据带入，可以W等于可以得到W等于7200千瓦小时。可以得到W的值是7200瓦小时。然后换算一下单位就可以得到7.2千瓦小时，也就是7.2度。然后我们再把7.2度换算成焦耳，因为一度电等于3.6乘以10的6次方焦耳，所以7.2度换算焦耳就是3.6乘以10的6次方乘以7.2，总的就是等于约等于2.6乘以10的7次方焦耳。今天我们学习了电能电功率和焦耳定律，这些知识是电学领域的重要组成部分。希望同学们课后认真复习，多做一些相关的练习题，加深对这些知识的理解和掌握。如果在学习的过程当中有任何疑问，随时可以进行查阅。今天的课就到这里，谢谢大家。