电功率的物理意义（单位时间内电能转换的速率）

电能及转换

电功

定义：电流所完成的功称为电功。电功能量用符号 W 表示。

单位：焦耳（焦，J）。电功常用的单位是度，即千瓦时（kW·h）。1kW·h＝3.6×10^6J

电流做功的过程，实质上就是电能转化为其他形式能的过程。

公式：

公式中的物理量：

• W——电能——焦耳（J）
• U——电压——伏特（V）
• I——电流——安培（A）
• t——时间——秒（s）
• R——电阻——欧姆（Ω）
• Q——电荷量——库伦（C）

电能表

测量电功的仪表为电能表（又称电度表）。下图展示了一种电能表的表盘。

表盘上的数字表示已消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的末尾一位为小数点，如：1234.5 kW·h。

电能表月底的读数减去月初的读数，即可得知该月消耗的电能。

“220 V”表示该电能表的额定电压为 220V，应在 220V 的电路中使用。

“10(20 A)”表示该电能表的标定电流为 10A，额定最大电流为 20 A。

“50 <span class=”ft-unit type-hz i-i-hz”>Hz”表示该电能表在 50 <span class=”ft-unit type-hz i-i-hz”>Hz 的交流电中使用。

“600 revs/kW·h”表示接入该电能表后的用电器每消耗 1 千瓦时 的电能，电能表的表盘转过 600 转。

根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时，可列如下比例式：

串并联电路电功特点

1. 串联电路与并联电路中，电流所完成的总功等于各用电器电功之和。
2. 串联电路中，各用电器的电功与其电阻成正比，即 W_1 / W_2 = R_1 / R_2。
3. 并联电路中，各用电器的电功与其电阻成反比，即 W_1 / W_2 = R_2 / R_1（各支路通电时间相同）。

电功率

电功率

定义：电流在 1 秒内所完成的功称为电功率。

意义：表示消耗电能的快慢。

符号：P

单位：瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW），1kW＝10^3W

电功率定义式：P=W/t W=Pt t=W/P

第一种单位：

• P——电功率——瓦特（W）
• W——电功——焦耳（J）
• t——通电时间——秒（s）

第二种单位：

• P——电功率——千瓦（kW）
• W——电功——千瓦时（kW·h）
• t——通电时间——小时（h）

电功率计算式：

P=UI

其中：

• P——电功率——瓦特（W）
• U——电压——伏特（V）
• I——电流——安培（A）
• R——电阻——欧姆（Ω）

串并联电路电功率特点

1. 串联电路与并联电路中，总功率等于各用电器电功率之和。
2. 串联电路中，各用电器的电功率与其电阻成正比，即 P_1 / P_2 = R_1 / R_2
3. 并联电路中，各用电器的电功率与其电阻成反比，即 P_1 / P_2 = R_2 / R_1。

用电器的额定功率和实际功率

额定电压：用电器正常工作时的电压称为额定电压。

额定功率：用电器在额定电压下的功率称为额定功率。

额定电流：用电器正常工作时的电流称为额定电流。

用电器实际工作时的三种情况：

1. U

   实验步骤：

   1. 按照电路图连接实物。
   2. 确认无误，合上开关。调节滑片，使小灯泡在额定电压下发出光，观察小灯泡亮度，记录电压表和电流表的读数，代入公式P=UI计算小灯泡的额定功率。
   3. 调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡亮度，记录电压表和电流表的读数，代入公式P=UI计算小灯泡此时实际功率。
   4. 调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察小灯泡亮度，记录电压表和电流表的读数，代入公式P=UI计算小灯泡此时实际功率。

   实验表格：

   注意事项：

   1. 通电前，应将开关置于断开状态，滑动变阻器调至最大值。
   2. 电路连接好后，通过试触法选择电压表和电流表的量程。
   3. 滑动变阻器的功用：改变电阻两端的电压及通过的电流；保护电路。
   4. 不必计算电功率的平均值。

   焦耳定律及其应用

   电流通过导体时，电能会转化为热量（电能转化为内能），此现象称作电流的热效应。

   焦耳定律：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比。（英国物理学家焦耳提出）

   定义式：

   导出式：

   Q——热量——焦耳（J）；

   I——电流——安培（A）；

   R——电阻——欧姆（Ω）；

   t——通电时间——秒（s）；

   P——电功率——瓦特（W）；

   U——电压——伏特（V）。

   有关焦耳定律的注意事项：

   对于纯电阻电路，电流功消耗的电能完全转化为内能（Q＝W），此时以下公式均成立：
   Q=UIt Q=(U/R)t Q=Pt。

   对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能外，还转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q＝IRt。

   利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。

   防止电热的例子：电视机外壳的散热窗、计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。

   串并联电路电功特点

   ①在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于各个电热总和。

   ②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即Q1/Q2=R1/R2。

   ③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即Q1/Q2=R2/R1（各支路通电时间相同）。

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