电能与电功率

观察与思考

2－实－18　某品牌转叶扇的技术参数

如图2－实－18所示为某一品牌转叶扇的相关技术参数，从技术参数可知，风扇的额定电压（正常工作电压）为交流220V，额定功率为55W。仔细观察各种电器的技术参数，通常都标有其额定电压和额定功率。若在标有“22V，40W”的白炽灯、“220V，55W”的电风扇、“220V，1000W”的电饭煲两端都加上220V的电压，请问，连续工作1小时后，哪个电器消耗的电能最多？分别为多少？什么是电能？什么是电功率？电能和电功率之间有什么关系？如何测量电能呢？

一、电能

电能能使电灯发光，电动机转动，电炉发热……这些都是电流做功的表现。在电场力的作用下，电荷定向能够运动形成的电流所做的功称为电能。电流做功的过程就是将电能转换成其它形式能的过程。

如果加在导体两端的电压为U，在时间t内通过导体横截面的电荷量为q，则电场力所做的功W＝Uq。由于q＝It，所以

上式表明，电流在一段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。电能的在实际使用中，电能常用千瓦·时（俗称度）为单位，符号是kW·h，即

1度＝1kW·h＝3．6×106J

对于纯电阻电路，欧姆定律成立，即U＝IR，代入上式得到

二、电功率

电功率是描述电流做功快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功叫做电功率。如过在时间t内，电流流过导体所做的功为W，那么电功率

在国际单位制中电功率的单位是瓦〔特〕，简称瓦，符号是W。电功率的常用单位还有kW（千瓦）和mW（毫瓦），它们之间的关系为：

1kW＝103　W　1W＝103　mW

对于纯电阻电路，电功率的公式还可以写成

职业相关知识：

额定值就是保证电气设备能长期安全工作的最大电压、电流和功率，分别称为额定电压、额定电流和额定功率。电气设备的额定值通常标在一块金属牌（铭牌）上，固定在设备外壳上，因而有时额定值又称为铭牌数据，如灯泡上“220V、40W”

提示：如果给用电器加上额定电压，它的功率就是额定功率，此时用电器正常工作。如果加在用电器上的电压改变，它消耗的功率也随着改变。因此，用电器的额定功率有时并不等于其实际消耗的功率。

【例2－6－1】　一个标有“220V、100W”字样的白炽灯，试求：

（1）灯丝的热态电阻和灯泡允许通过的最大电流？

（2）当其两端加110V电压时，其消耗的实际功率为多少？

【解】　（1）根据公式可以求出

（2）加110V电压时，其消耗的实际功率为

又由公式P＝UI可以求出

白炽灯允许通过的最大电流

【例2－6－2】　一个电阻元件的铭牌上标有“100、1W”的字样，请问：

（1）该电阻允许通过的最大电流为多少？

（2）允许加在该电阻两端的最高电压又为多少？

【解】　根据公式

P＝I2　R

电阻允许通过的电流

允许加在该电阻两端的额定电压

U＝IR＝0．1×100V＝10V

【例2－6－3】　小明家现有“220V、60W”白炽灯一盏，若平均每天使用3小时，电价是每千瓦·时0．56元，每月（以30天计）应付多少电费？

【解】　由已知条件知

P＝60W＝0．06kW

则每天消耗的电能为

W＝Pt＝0．36×3kW·h＝5．4kW·h

每月电费为

5．4×0．56元≈3．02元

三、电能表

计量电能一般用电能表，又称电度表，俗称火表。如图2－实－19种单相感应式电能表。在电能表的铭牌上都标有一些字母和数字，其中DD228电能表的型号，DD表示单相电能表，数字228为设计序号；一般家庭使用就需选用DD系列的电能表，设计序号可以不同。220V、50Hz是电能表的额定电压和工作频率，它必须与电源的规格相符合。5（10）A是电能表的标定电流值和最大电流值，5（10）A表示标定电流为5A，允许使用的最大电流为10A。1200r／kWh表示电能表的额定转速是每千瓦·时1200转。

图2－实－19　单相感应式电能表

应知应会要点归纳

一、电路

1）电路是电流的通路，由一些电气元器件按一定的方式连接而成。一个完整的电路至少包含电源、负载和传输环节三部分。

2）电路的工作状态通常有三种：通路、断路（或开路）和短路。

二、基本物理量及其测量

1．电流

电荷有规则的定向移动形成电流。

规定正电荷的移动方向为电流的方向，电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值，用I表示。其定义为：，单位是A（安［培］）；

电压是衡量电场力做功本领大小的物理量。A、B两点间的电压UAB在数值上等于电场力把正电荷由A点移到B点所做的功WAB与被移动电荷的电荷量的比值。可定义为单位是V（伏［特］）。

3．电位

电路中某点的电位就是该点与参考点之间的电压，用字母V表示。在国际单位制中，电位的单位也是伏［特］。电压就是两点间的电位差。在电路中，A、B两点间的电压等于A、B两点间的电位之差，即

UAB＝VA－VB

4．电动势

衡量电源力做功本领大小的物理量称为电源的电动势，用字母E表示，单位是V（伏［特］）。电源两端存在的电压称为电源的端电压，用U表示。

当电源开路时，电源的端电压U在数值上等于电源的电动势E，即U＝E。

当电源工作时，电源的端电压U在数值上小于电源的电动势E，即U＜E。

5．电阻

当自由电子在导体中作定向运动时会受到阻碍，表示这种阻碍作用的物理量称为电阻，电阻用字母R表示。单位是欧［姆］，符号是Ω。

6．电能

在电场力的作用下，电荷定向能够运动形成的电流所做的功称为电能。用字母W表示，单位是焦〔耳〕，简称焦，符号是J。

电能的在实际使用中，电能常用千瓦·时（俗称度）为单位，符号是kW·h，即

2．电压

1度＝1kW·h＝3．6×106J

7．电功率

电流在单位时间内所做的功叫做电功率，用P表示。单位是瓦〔特〕，简称瓦，符号是W。电功率的常用单位还有kW（千瓦）和mW（毫瓦），它们之间的关系为：

1kW＝103　W　1W＝103　mW

三、基本定律

1．电阻定律

在温度不变时，一定材料制成的导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。这个实验规律称为电阻定律。

均匀导体的电阻可以用公式表示为：

2．部分电路欧姆定律

在电阻电路中，电路中的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，这就是部分电路欧姆定律。部分电路欧姆定律可以用公式表示为，也可以写为U＝IR。

复习与考工模拟

一、是非题二、选择题

1．电路中允许电源短路。（　　）

2．导体中电流的方向与电子流的方向一致。（　　）

3．电流表必须串接在被测电路中。（　　）

4．电路中两点电压等于这两点的电位差，所以两点间电压与电位的参考点有关。（　　）

5．电源电动势的大小有电源本身的性质决定，与外电路无关。（　　）

6．导体长度和截面积都增大一倍，其电阻值也增大一倍。（　　）

7．“220V，60W”的荧光灯能在110V的电源上正常工作。（　　）

8．使用指针式万用表测电阻时，档位与量程选择开关打在“R10”档，如刻度盘上的读数为

10，则被测电阻的大小为100Ω。（　　）

1．若将一段电阻为R的导线均匀拉长至原来的4倍，则电阻变为原来的（　　）。

A．4倍　　　　　B．16倍　　　　　C．1／4　　　　　D．1／16

2．一电阻两端加15V电压时，通过3A的电流，若在两端加18V电压时，通过的电流是（　　）。

A．1A　B．3A　C．3．6A　D．5A

3．两根同种材料的电阻丝，长度之比为1：2，横截面积之比为3∶2，则他们的电阻之比为（　　）。

A．3：4　B．1：3　C．3：1　D．4：3

4．电路中安装熔断器是为了（　　）。

A．短路保护　B．漏电保护　C．过载保护　D以上都是

5．万用表不能用来测量（　　）。

A．电阻　B．电压　C．电流　D频率

6．以下叙述不正确的是：（　　）。

A．电压和电位的单位都是V

B．电压是两点间的电位差，它是相对量

C．电位是某点与参考点之间的电位差

D．电位是相对量

7．一个五色环电阻，其色环颜色依次为：黄、紫、黑、棕、棕，则其标称阻值和允许误差为：（　　）。

A．47Ω±%1　B．47kΩ±%　C．4．7kΩ±%　D．470Ω±%

8．使用指针式万用表测10kΩ电阻器的电阻，档位与量程选择开关选择（　　）比较合适。

A．R×10档　B．R×100档　C．R×1档　D．R×1k档

三、问答与计算题

1．一个“220V，1kW”的电炉，正常工作时电流多大？把它接到110V的电源上，它的功率是多少？

2．小明家有一台空调，制冷时的电动率为1．24kW，小明家夏天平均每天使用8h，一个暑假（60）天，需要用多少度电？若每度按0．6元计算，需要多少电费？

3．某导体在0．5min内通过导体横截面的电荷量是120C，求导体中的电流是多少？

四、实践与应用题

小明经常玩赛车，有一次在给赛车更换电池时，不小心把新旧电池混在一起了，小明不知道该怎么办。现请你用指针式万用表帮小明区分一下。写出区分方法与步骤。