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职教版-电功和电功率课件


§1-4 电功和电功率

讲授人:张丹

搬运工将重物 举高,这是人 力做功,消耗 的是体能。

门式起重机能将数百吨的重物 搬到高处,这是电流做功,消 耗的是电能

电流做功的过程,实际上就是将电能 转化为其他形式的能的过程。
电流所做的功,简称电功。用字母W表示。

/>W=UIt
W——电流做的电功,单位焦耳(J)。 U ——电路两端的电压,单位伏特(V)。 I ——通过电路的电流,单位安培(A)。 t ——通电时间,单位秒(s)。

电功的另外一个单位——千瓦时,用KW· h 表示,也就是我们通常说的一度电的“度”。

想一想,在十分钟内,一台开足马力的电 磁炉跟一盏日光灯相比,谁消耗的电能更多?

为了表征电流做功的快慢程度,我们引入 电功率这一物理量。

那么,什么 是电功率呢?

电功率,是指电流在单位时间内所做的功, 用字母P表示。 那么如何通过之前了解的电功来推算用电 器的电功率呢?
既然是单位时间内做的功, 那我们把电功的计算式里 的时间变成1秒就行了。

其中,

P ——用电器的电功率,单位瓦特(W)。 W——用电器在一段时间内所做的功, 单位焦耳(J)。 t ——用电器的通电时间,单位秒(s)。

对于纯电阻电路,电功率的计算公式还可表示为: P= I2R 或 P=U2/R
在讨论全电路欧姆定律的时候,我们有如下结论:

E= U外+ U内 即: E=IR+Ir 将上式两边同时乘以I,可以得到: IE= I2R+I2r 即: P电源=P负载+P内阻
这个公式说明,在一个闭合回路中,电源电动势 发出的功率,等于负载电阻消耗的功率与电源内阻 消耗的功率之和。这种关系称为电路中的功率平衡。

电流通过导体时会使导体发热,这种现象称为电流的热效 应,也就是电能转换成热能的效应,电流与它流过导体时所 产生的热量之间的关系可以表示为:

Q=I2Rt
Q即产生的热量,单位跟电功的单位一样,焦耳 (J),因此这种热也称为焦耳热。
电流的热效应有利也有弊, 如果在我们不需要的时候 电流也产生了热效应,那 就是它的弊端了,比如电 动机在运行中发热,会浪 费电能,而且加速绝缘材 料的老化,造成危害。

想一想,在我们身 边有哪些设备需要 用到电流的热效应?

节能环保不落后——

白炽灯

1879年,爱迪生发明了白炽灯,从此人类的照明进入了一 个崭新的时代。但是,白炽灯在使用时仅有5%的电能用于照 明,其余95%全部由热量消耗,并且寿命短,还会产生二氧 化碳排放加剧温室效应。为推进可持续发展战略, 2011年, 国家发改委宣布,从2011年11月1日起逐步淘汰白炽灯, 2012年10月1日起禁止进口、生产和销售100W及以上普通白 炽灯,以后还将持续淘汰其他功率的普通白炽灯,取而代之 的将是节能型荧光灯或LED灯。

为了让人们能安全、正确的操作电子电气设备,一般元器 件都会在显眼的位置标上其安全工作时所允许的最大电流 (额定电流)、最高电压(额定电压)、最高功率(额定功 率),比如插座上印有的“240V/10A”和电动机铭牌上的各 项额定数据等。

有时候,电气设备的实际功率会与额定功率有所 不同,因此有以下几种工作状态: 满载:设备工作在额定功率下的状态(也叫额定 工作状态)。 轻载:设备工作在低于额定功率的状态。 过载:设备工作在高于额定功率的状态(也称超 载)。 由于过载使得用电器发热量增加,很容易烧坏设 备,因此一般情况下不允许出现过载现象。

经过本次课的学习,你能看懂这张铭牌上的数据了吗?


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