1.5 电能和电功率（课件）《电工基础》（高教版·第2版）同步精品课堂

1.5 电能和电功率 同步精品课堂—中职专业课 《电工基础》（高教版·第2版） 1 学习 目标 理解电功率的物理意义，掌握其计算公式(P=UI)及单位（W、mW、kW）的换算关系。 学习目标 掌握电能的计算公式(W=Pt=UIt)，明确度（kW·h）与焦耳的换算（1度=3.6×10⁶J）。 理解电气设备额定值（电压、电流、功率）的含义，能区分额定、轻载、过载三种工作状态。 掌握焦耳定律公式(Q=I²Rt)，明确各物理量的单位及应用场景。 新知学习 同学们，当你打开台灯，看到灯泡上的“40W”；空调外机上的“2kW”，这些数字代表什么？家里电费单上的“50度”又是如何计算的？为什么妈妈总说“别同时开太多电器，会跳闸”？今天我们就来学习这些日常电器背后的奥秘——电功率、电能、设备额定值及电流生热的规律，让我们一起读懂电器的“语言”！ 新知学习 情景导入 新知学习 电功率 新知学习 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。 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瓦特(W)，常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它们与 W 的换算关系是1 mW = 10-3 W；1 kW = 103W 新知学习 电功率 新知学习 吸收或发出：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)。 习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件(如理想电容、电感元件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率 P = 0。 通常所说的功率 P 又叫做有功功率或平均功率。 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 = P · t = U I t 通常电能用千瓦小时(kW · h)来表示大小，也叫做度(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 小时的时间内所发出或消耗的电能量为 1 度。 新知学习 电能 新知学习 【例1-1】有一功率为 60 W 的电灯，每天使用它照明的时间为 4 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 ? 解：该电灯平均每月工作时间 t = 430 = 120 h， 则W = P · t = 60  120 = 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  2.6  107 J 新知学习 电能 新知学习 新知学习 电气设备的额定值 新知学习 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——电气设备或元器件允许通过的最大电流。 　　额定功率——在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的最大功率。 新知学习 电气设备的额定值 新知学习 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。 新知学习 焦耳定律 新知学习 电流通过导体时产生的热量(焦耳热)为Q = I2 R t 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 。 T ——通过导体电流持续的时间，单位为 s。 Q ——焦耳热单位为 J。 什么是电功率？其计算公式是什么？ 答案：电功率是电路元件单位时间内吸收或发出的电能，计算公式为(P=UI)。 随堂练习 电气设备的过载状态有何危害？ 答案：过载是设备在高于额定功率下工作，易导致设备烧坏或引发严重事故，是不正常工作状态。 随堂练习 答案：B 解析：电功率表示电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能，这是其核心物理意义。 1.电功率的物理意义是（ ） A.电路元件储存的电能 B.电路元件单位时间内吸收或发出的电能 C.电路元件通过的电流大小 D.电路元件两端的电压大小 课堂练习 答案：C 解析：功率单位中，1kW等于10³W，1mW等于10⁻³W，由此可知选项C正确。 2.下列单位换算正确的是（ ） A.1kW=10⁻³W B.1mW=10³W C.1kW=10³W D.1mW=10⁶W 课堂练习 答案：A 解析：电能是单位时间内功率的累积，公式为W=Pt，而P=UI，因此W=UIt。 3.电能的计算公式是（ ） A.W=UIt B.W=I²Rt C.W=P/t D.W=U/I 课堂练习 答案：B 解析：1度电即1kW·h，根据换算关系，1kW·h等于3.6×10⁶J。 4.1度电等于（ ） A.3.6×10⁵J B.3.6×10⁶J C.10³J D.10⁶J 课堂练习 答案：B 解析：额定电压是电气设备或元器件所允许施加的最大电压，以保证其安全工作。 5.电气设备的额定电压是指（ ） A.设备实际工作的电压 B.设备允许施加的最大电压 C.设备最小工作电压 D.设备平均工作电压 课堂练习 答案：B 解析：电器铭牌上的“100W”即额定功率，是在额定电压220V下的功率。 6.某电器标有“220V 100W”，其额定功率是（ ） A.220W B.100W C.220V×100W D.无法确定 课堂练习 答案：C 解析：耗能元件吸收的功率为正数，电阻会消耗电能，属于耗能元件；理想电容、电感不耗能，电源是供能元件。 7.下列属于耗能元件的是（ ） A.理想电容 B.理想电感 C.电阻 D.电源 课堂练习 答案：C 解析：焦耳定律指出电流通过导体产生的热量Q=I²Rt，其中I为电流，R为电阻，t为时间。 8.焦耳定律的表达式是（ ） A.Q=UIt B.Q=Pt C.Q=I²Rt D.Q=U²t/R 课堂练习 答案：C 解析：轻载状态是设备在低于额定功率的工作状态，此时设备可能无法充分利用或正常工作。 9.轻载状态是指电气设备工作在（ ） A.额定功率下 B.高于额定功率下 C.低于额定功率下 D.任何功率下 课堂练习 答案：B 解析：通常所说的功率P叫做有功功率，也称为平均功率。 10.有功功率又称为（ ） A.瞬时功率 B.平均功率 C.无功功率 D.视在功率 课堂练习 答案：UI 解析：任意二端元件的功率大小可由两端电压U和通过电流I的乘积计算，即P=UI。 1.电功率的计算公式为P=______。 课堂练习 答案：10⁻³ 解析：毫瓦与瓦的换算关系为1mW等于10的负三次方瓦。 2.1mW=______W。 课堂练习 答案：焦耳（J） 解析：电能的国际单位为焦耳，符号是J，常用单位还有千瓦小时（度）。 3.电能的国际单位制单位是______。 课堂练习 答案：最大 解析：额定功率是设备允许消耗的最大功率，超过此功率即为过载。 4.额定功率是电气设备在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的______功率。 课堂练习 答案：负 解析：习惯上，供能元件发出的功率记为负数，耗能元件吸收的功率记为正数。 5.电路中，供能元件发出的功率通常写成______数。 课堂练习 答案：3.6×10⁶ 解析：1千瓦小时（1度电）等于3.6乘以10的六次方焦耳。 6.1kW·h=______J。 课堂练习 答案：焦耳（J） 解析：电流通过导体产生的热量（焦耳热）单位与能量单位一致，为焦耳。 7.焦耳热Q的单位是______。 课堂练习 答案：0 解析：储能元件既不吸收功率也不发出功率，因此其功率为0。 8.理想电容、电感等储能元件的功率P=______。 课堂练习 答案：额定（或满载） 解析：额定工作状态即设备在额定功率下工作，也称为满载状态。 9.电气设备在额定功率下的工作状态称为______状态。 课堂练习 答案：平方 解析：根据焦耳定律，热量Q=I²Rt，可知与电流的平方成正比。 10.电流通过导体产生的热量与电流的______、导体的电阻及通电时间成正比。 课堂练习 课堂小结 感谢观看 $