第十五章 电功和电热
一、电功:
1. 定义:电流通过某段电路所做的功叫电功。
2. 实质:电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。
电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等,都是电流做功的表现。
3. 规定:电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
4. 计算公式:
W = U × I × t = P × t(适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出:W = 1/2 × R × t = U² × t / R
① 串联电路中常用公式:W = I² × R × t。
② 并联电路中常用公式:W = U² × t / R
③ 无论用电器串联或并联,计算在一定时间所做的总功常用公式:W = W₁ + W₂ + ... + Wn
5. 单位:国际单位是焦耳(J),常用单位:度(kWh),1度 = 1千瓦时 = 1kWh = 3.6 × 10⁶J
6. 测量电功:
(1) 电能表:是测量用户用电器在某一段时间内所做电功的仪器。
(2) 电能表上标有“220V 5A 3000R/kWh”等字样,表示电能表额定电压220V,允许通过的最大电流是5A,每消耗一度电,电能表转盘转3000转。
(3) 读数:A、测量较大电功时用刻度盘读数。
① 最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
② 电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。
二、电功率:
1. 定义:电流单位时间内所做的功。
2. 物理意义:表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。
3. 电功率计算公式:P = U × I = W / t(适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出:P = I² × R = U² / R
① 串联电路中常用公式:P = I² × R
② 并联电路中常用公式:P = U² / R
③ 无论用电器串联或并联,计算总功率常用公式:P = P₁ + P₂ + ... + Pn
4. 单位:国际单位瓦特(W),常用单位:千瓦(kW)
5. 额定功率和实际功率:
(1) 额定电压:用电器正常工作时的电压。额定功率:用电器在额定电压下的功率。P = U × I = U² / R
某灯泡上标有“P = 220V - 25W”字样,表示额定电压220V,额定功率25W的灯泡。
(2) 当U = U额时,P = P额,用电器正常工作;当U < U额时,P < P额,用电器不能正常工作(灯光暗淡)。
(3) 灯泡额定功率和实际功率的比较:灯泡的功率与电压的变化相关,影响电器寿命。
6. 测量:
(1) 伏安法测灯泡的额定功率:
原理:P = U × I
电路图和选择连接实物时需要注意电源电压、滑动变阻器、电压表、电流表的量程选择等问题。
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