2021学年第6节 电能授课ppt课件

第6节　电能

知识点1　电能与电功

1．电功的概念

功是能量转化的量度，电能可以转化成__其他形式__的能，说明电流能做功。电流所做的功叫做__电功__。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。

2．测量电能的仪表——电能表

电功通常用电能表来测定。把电能表接在电路中，电能表的计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。

1度＝1千瓦时＝__3.6×106__焦，千瓦时的符号表示为kW·h。

说明　①电能表上“220 V 10(20)A”表示电能表的额定电压为220伏，额定电流为10安，短时间内电流可以大一些，但不能超过20安。

②某电能表上标有1800 r/kW· h，它表示电路中每消耗1千瓦时的电能，该电能表的转盘转过1800转。

③电能表读数时最后一位为小数，其单位为千瓦时。

知识点2　电器的电功率

1．定义：电流在单位时间内所做的功，叫做电功率。

公式P＝____。P—电功率，W—电功，t—时间。

说明　电功率是表示电流做功快慢的物理量。电功率大的用电器只能说明该用电器消耗电能快和电流做功快，并不表示电流做功的多少。

2．电功率的单位

在国际单位制中，电功率的单位是__瓦特__，简称瓦(W)，比瓦特大的常用单位有千瓦(kW)，它们之间的换算关系是：1 kW＝1000 W。根据P＝有：1 W＝和1 kW＝。

3．额定功率

定义：额定功率是用电器在__额定电压__下消耗的电功率。

说明　①额定电压是用电器正常工作时的电压。②灯泡和其他用电器都有额定电压和额定功率。用电器上标有的电功率是指该用电器的额定功率。③用电器实际工作时，消耗的电功率不一定等于额定功率。

知识点3　电功率和电功的计算

电功率的计算公式P＝__UI__和电功的计算公式W＝UIt。

1．电功率的计算

用电器消耗的电功率等于通过这个用电器的电流与这个用电器两端电压的乘积，即P＝UI。

根据这个公式，电功率的单位瓦特也可表示为1 W＝1 V·A。

根据欧姆定律：I＝得到电功率的推导公式：P＝I2R或P＝。

2．电功的计算

由P＝和P＝UI得电功的计算式W＝UIt。根据公式，单位焦耳也可表示为1 J＝1 V·A·s。根据W＝Pt另有：1 kW·h＝1 kW×1h＝1000 W×3600 s＝3.6×106 J。

根据欧姆定律，电功率计算公式可以推导为：W＝I2Rt或W＝t。

3．实验：测定小灯泡的功率

(1)本实验的关键在于电流表和电压表量程的选择，一般应根据小灯泡的__额定电压__来确定电源电压及电压表的量程，然后估测小灯泡正常工作时的电流，再确定电流表的量程。

(2)连接电路时，开关应一直处于__断开__状态，连接好后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至阻值__最大__的位置。

(3)实验时，应观察灯泡的亮暗，观察灯泡的亮度随灯泡两端电压变化的情况。只有当灯泡两端电压等于灯泡的额定电压时，灯泡才能正常发光。

(4)滑动变阻器在实验中的作用有两个：一是保护电路，可防止烧坏__小灯泡__；二是方便改变小灯泡两端的电压，从而测出灯泡在不同状态下的电功率。

(5)求额定功率只能是在__额定__电压下工作时，额定电压与电流的乘积，而不能取不同电压下的平均值。

知识点4　常用电热器

1．电流的热效应：当电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的__热效应__。

2．电热器工作原理：利用__电流的热效应__来工作。

(1)电热器工作时的能量转化情况：电能转化为__内能__。

(2)电热器中主要的元件是发热体，它是由电阻率__大__、熔点__高__的电阻丝绕在绝缘体上制成的。

(3)常见的电热器：电炉丝、电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲和电烙铁等。

3．焦耳定律

(1)焦耳定律的内容：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。

(2)计算公式：Q＝__I2Rt__。

公式中电流I的单位要用安培，电阻R的单位要用欧姆，通电时间t的单位要用秒，这样热量Q的单位就是焦耳。

说明　①在使用Q＝I2Rt计算时，单位一定要统一。

②

易错点1　测定小灯泡的功率

例1　测一额定电压为U0的小灯泡的额定电功率实验时，发现没有电压表，利用一个已知电阻R0、若干开关、电源电压为U的学生电源和导线。设计如图所示电路图，所有开关断开，将滑动变阻器阻值调到最大。闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片，直到电流为，保持开关S闭合和滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S2后断开开关S1，记下此时的电流I，则小灯泡的额定电功率为( A )

A．U0(I－)　　　　B．U(I－)

C．U0(I－)    D．U(I－)

【易错说明】电流表前后两次分别测定的是电阻R0的电流与干路电流。

易错点2　灯的亮度与实际功率的关系

例2　如图所示，将甲、乙两灯串联在电路中，闭合开关，发现甲灯发光，乙灯不发光，则乙灯不发光的原因可能是( B )

A.乙灯灯丝断了

B．乙灯的实际功率小

C．相同时间内，乙灯消耗的电能远大于甲灯消耗的电能

D．通过乙灯的电流小于甲灯的电流

【易错说明】接在同一支路上的灯泡，电功率越大，灯泡越亮。

易错点3　电热器的功率问题

例3　两个额定电压相同的电热器甲和乙，甲的额定功率是1000 W，乙的额定功率是1200 W，下列说法中正确的是( D )

A．甲电热器的电阻一定小于乙电热器的电阻

B．甲电热器的功率一定小于乙电热器的功率

C．甲电热器产生的热量一定小于乙电热器产生的热量

D．两个电热器都正常工作时，电流通过乙电热器做功一定快

【易错说明】实际功率与实际电压有关，根据额定功率无法确定；电热器的工作时间未知，无法比较两电热器产生的热量关系。

1．小明对新型LED灯带很好奇，取一段剖开后发现，灯带中的LED灯是串联后通过电源适配器接入照明电路的。他取下其中一只LED灯接在3 V电源两端，灯不亮，对调电池正负极后亮了，用手试摸，点亮的灯几乎不发热。以下推断符合上述事实的是( C )

A.单只LED灯的工作电压是220 V

B．LED灯主要是将电能转化为内能

C．LED灯应用了半导体材料

D．灯带中一只灯断路后其他灯还能亮

2．下表是一款智能音箱的部分参数，该智能音箱可通过语音指令直接控制影音播放，还能做你的工作秘书、天气预报员、百科解答员等，该智能音箱的电池充满电且不再外接电源的情况下，下列有关说法正确的是( D )

A.电池储存的电能为50 Wh

B．电池储存的电能为6.66×105 J

C．该智能音箱工作时间理论上最长可达10 h

D．该智能音箱工作时间理论上最长可达7.4 h

3．小明家电能表上个月底的示数为，这个月底的示数如图所示，由图可知( B )

A.他家本月用电是362.6 kW·h

B．本月他家电能表的转盘转了6×104圈

C．他家电能表正常工作时的电流为10 A

D．他家本月用电3.6×106 J

4．在“探究电功率与哪些因素有关”的实验中，小惠连接了如图所示的电路，以下说法中错误的是( D )

A．此电路探究的是电功率与电压的关系

B．实验中，通过灯泡的亮度反映电功率的大小

C.滑动变阻器在电路中起到保护电路的作用

D．移动滑动变阻器的滑片从而改变电流，可以进一步探究电功与电流的关系

5．下列关于电能的说法正确的是( C )

A．可以通过电流表把电能直接测量出来

B．电能的单位是“度”，学名叫做千瓦

C．消耗电能相同的用电器，产生的热量不一定相同

D．消耗电能越多的用电器，电功率就越大

6．在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中，根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中A、B的I－U图象，现将小灯泡L和定值电阻R连成如图乙、丙电路(电源电压均为8V)，则下列说法正确( B )

A．由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小

B．图乙电路的总功率为 2.4 W

C．由图甲知定值电阻的阻值为 10 Ω

D．图丙电路中电流表示数为 0.7 A

7．甲灯标有“36 V　60 W”，乙灯标有“100 V　60 W”，它们如在各自的额定电压下工作，则发光的情况是( C )

A．甲灯亮    B．乙灯亮

C．一样亮    D．不知道

8．小明家新买了一台某品牌空调，看到该品牌空调“一晚一度电”的广告，他决定检验一下。观察到家中空调每制冷工作10 min后，就转变成送风状态工作5 min，再转变为制冷状态，如此反复。为了测量空调制冷时的电功率，他单独将该空调接入电路中，并记录了家中电能表的数据(见表)。空调送风10 min所消耗的电能为__0.04__kW·h，30 min内空调消耗的电能为__0.5__kW·h。空调制冷时的电功率为__1.38__kW。某晚10点整开启空调并正常工作，到第二天8点整关闭，这晚空调耗电__10__kW·h，此空调的广告__存在__(选填“存在”或“不存在”)虚假宣传。

9.电动环保车因环保经济在各大旅游景区已广泛投入运营。如图1所示的电动环保车，有关技术参数如表。

根据技术参数和具体要求，求解下列问题：(g取10N/kg)

(1)电动机以额定功率工作半小时消耗多少电能？

(2)经检测电动环保车以额定功率匀速行驶时，受到的阻力与质量的关系如图2所示，若电动环保车满载时，每个乘员大约60kg，求车在行驶过程中受到的阻力。

(3)该车充一次电储存了2.7×108J的电能，电动环保车将电能转化为机械能的效率为80%，若该车满载时以额定功率匀速行驶，则充电一次最多可连续行驶多长的路程？

解：(1)由P＝可得，电动机以额定功率工作半小时消耗的电能：W电＝Pt＝5 kW×0.5 h＝2.5 kW·h；

(2)10个人的质量：m人＝60 kg×10＝600 kg，

人和车的总质量：m总＝600 kg＋1200 kg＝1800 kg；

由图2可知，车在行驶过程中受到的阻力为1800 N；

(3)由η＝×100%可得，牵引力做的功：

W＝W电η＝2.7×108 J×80%＝2.16×108J，

因为电动车匀速行驶时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，牵引力F＝f＝1800 N，

由W＝Fs可得，电动车行驶的最大路程：s＝＝＝1.2×105 m＝120 km。

答：(1)电动机以额定功率工作半小时消耗2.5 kW·h电能；

(2)车在行驶过程中受到的阻力是1800 N；

(3)充电一次最多可连续行驶120 km的路程。