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15.1　电能与电功
学习目标 1. 了解电能的各种来源及应用，能从能量转化的角度认识电能。 2. 知道电能的单位，认识电能表，会认读电能表，会通过电能表计算家庭电费。 3. 能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的。 4. 理解电功的概念、单位及其公式，会用公式进行简单计算。
任务一　电能与电功
电在我们的生活中是非常重要的，那么我们是怎样获得电能的呢？请通过回答下列问题来认识电能与电功。
问题1：电能可以通过哪些方式获得呢？这些方式获得的电能都来源于哪里呢？
答：火力发电、风力发电、水力发电、各种电池；由其他形式的能转化而来。
问题2：电饭煲把食物加热的过程中，消耗了　电能　，转化成了　内能　，　电流　做了功。
问题3：电风扇通电转动的过程中，消耗了　电能　，转化成了　机械能　，　电流　做了功。
1. 电能
电能的利用，都是通过电能转化为其他形式的能量来实现的。如用电取暖时，电能转化为内能。
2. 电功
(1)物理学中，当电能转化为其他形式的能量时，我们就说电流做了功，即电功。电功用字母W表示。
(2)实质：电流做功的过程就是能量转化的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即消耗了多少电能。
(3)电功的单位与机械功的单位一样，也是焦耳(J)。生活中常用千瓦·时(俗称“度”)作为电能的单位，符号是kW·h。
(4)单位换算：1度＝1 kW·h＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J。
【应用1】(2025·广州期末) 如图甲是某型号可充电台灯风扇，图乙是台灯风扇充电和工作时的主要能量流向图。下列说法正确的是(　B　)
　
A. 电池在充电时相当于电源
B. 图乙中a、b均为电能
C. 图乙中d为机械能
D. 风扇单独工作时，将消耗的电能全部转化为机械能
特别提醒：注意电池充电时在电路中相当于用电器，电能转化为化学能；电池供电时化学能转化为电能。
任务二　探究电功与哪些因素有关
活动1：猜想与假设
电功的大小与电路两端的电压、电路中的电流、通电时间有关。
活动2：实验步骤
安装如图所示的电路：
(1)将滑动变阻器的滑片置于一适当位置，闭合开关，电动机转动，把重物提起。观察在短时间内重物上升的高度，并分别记下电压表和电流表的示数。
(2)改变滑动变阻器滑片的位置，在相同的时间内观察重物上升的高度，并记录电压表和电流表的示数。
(3)保持滑动变阻器滑片的位置不变，观察在另一时间内重物上升的高度，并记录。
活动3：实验结论
电流做功的多少与　电压　、　电流　、　通电时间　有关。
1. 影响电流做功多少的因素
大量实验现象表明，电流做功的多少与电流的大小、电压的高低以及通电时间的长短都有关系。电流越大，电压越高，通电时间越长，电流做的功就越多。
2. 电功的计算
(1)W＝UIt。其中U表示电路两端的电压，I表示电路中的电流，t表示通电时间。
(2)单位：W、U、I、t的单位必须是 J、V、A、s,1 J＝1 V·A·s。
(3)推导式：由欧姆定律的计算式I＝及变形式U＝IR，分别带入电功的计算公式W＝UIt，可推导出W＝I2Rt(串联型电路)、W＝t(并联型电路)，这两个推导式适用于纯电阻电路。
【应用2】如图所示，电阻R1与R2串联接在电路中，电源电压恒为10 V，R1＝10 Ω。闭合开关S后，R1两端的电压为4 V。求：
(1)通过R1的电流；
(2)电阻R2的阻值；
(3)通电10 min，整个电路消耗的电能。
解：根据题意，R1与R2串联接在电路中。
(1)通过R1的电流
I1＝＝＝0.4 A。
(2)因串联电路中电流处处相等，故电路中的电流
I＝I1＝I2＝0.4 A，
因串联电路中总电压等于各部分电压之和，故R2两端的电压
U2＝U－U1＝10 V－4 V＝6 V，
电阻R2的阻值
R2＝＝＝15 Ω 。
(3)通电10 min，整个电路消耗的电能
W＝UIt＝10 V×0.4 A×10×60 s＝2 400 J。
特别提醒：本题考查了串联电路电流、电压的特点，欧姆定律的应用和电能的计算。
任务三　用电能表测量电功
如图所示是家用电能表，通过回答下列问题我们认识电能表。
问题1: 电能表是测量　电功或电能　的仪表。
问题2：“10(20)A”表示该电能表的　基本电流　为10 A，　额定最大电流　为20 A。
问题3：电能表的示数单位是　kW·h　。
铭牌和 意义 “220 V”是说这个电能表应该在220 V的电路中使用；“10(20)A”是说这个电能表的基本电流是10 A，在短时间内电流允许大一些，但不能超过20 A；“50 Hz”是说这个电能表在50 Hz的交流电路中使用；“600 revs/(kW·h)”是说接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过600 r
读数方法 电能表前后两次的示数之差就是用电器在对应的这段时间内消耗的电能
种类 除了目前使用较普遍的机械式电能表之外，常用的还有IC卡电能表(读数是由液晶板显示的)
点拨：电能表计算电功
电能表的参数为N r/(kW·h)，若电能表的铝盘转了n圈，则消耗的电能为W＝ kW·h。
【应用3】(2025·茂名检测)电能表是测量　电功　(选填“电功”或“电压”)的仪表，小红家的电能表写有1 600 imp/(kW·h)，2月底和3月底的示数如图所示，则她家在3月份用电为　101.1　kW·h。若电能表在10 min内指示灯闪烁了400次，则用电器消耗的电能是　9×105　J。
　
特别提醒：本题考查了电能表的作用、消耗电能的计算，明白电能表参数的含义是关键。
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学习目标 1. 了解电能的各种来源及应用，能从能量转化的角度认识电能。 2. 知道电能的单位，认识电能表，会认读电能表，会通过电能表计算家庭电费。 3. 能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的。 4. 理解电功的概念、单位及其公式，会用公式进行简单计算。
任务一　电能与电功
电在我们的生活中是非常重要的，那么我们是怎样获得电能的呢？请通过回答下列问题来认识电能与电功。
问题1：电能可以通过哪些方式获得呢？这些方式获得的电能都来源于哪里呢？
问题2：电饭煲把食物加热的过程中，消耗了 ，转化成了 ， 做了功。
问题3：电风扇通电转动的过程中，消耗了 ，转化成了 ， 做了功。
1. 电能
电能的利用，都是通过电能转化为其他形式的能量来实现的。如用电取暖时，电能转化为内能。
2. 电功
(1)物理学中，当电能转化为其他形式的能量时，我们就说电流做了功，即电功。电功用字母W表示。
(2)实质：电流做功的过程就是能量转化的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即消耗了多少电能。
(3)电功的单位与机械功的单位一样，也是焦耳(J)。生活中常用千瓦·时(俗称“度”)作为电能的单位，符号是kW·h。
(4)单位换算：1度＝1 kW·h＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J。
【应用1】(2025·广州期末) 如图甲是某型号可充电台灯风扇，图乙是台灯风扇充电和工作时的主要能量流向图。下列说法正确的是( )
　
A. 电池在充电时相当于电源
B. 图乙中a、b均为电能
C. 图乙中d为机械能
D. 风扇单独工作时，将消耗的电能全部转化为机械能
特别提醒：注意电池充电时在电路中相当于用电器，电能转化为化学能；电池供电时化学能转化为电能。
任务二　探究电功与哪些因素有关
活动1：猜想与假设
电功的大小与电路两端的电压、电路中的电流、通电时间有关。
活动2：实验步骤
安装如图所示的电路：
(1)将滑动变阻器的滑片置于一适当位置，闭合开关，电动机转动，把重物提起。观察在短时间内重物上升的高度，并分别记下电压表和电流表的示数。
(2)改变滑动变阻器滑片的位置，在相同的时间内观察重物上升的高度，并记录电压表和电流表的示数。
(3)保持滑动变阻器滑片的位置不变，观察在另一时间内重物上升的高度，并记录。
活动3：实验结论
电流做功的多少与 、 、 有关。
1. 影响电流做功多少的因素
大量实验现象表明，电流做功的多少与电流的大小、电压的高低以及通电时间的长短都有关系。电流越大，电压越高，通电时间越长，电流做的功就越多。
2. 电功的计算
(1)W＝UIt。其中U表示电路两端的电压，I表示电路中的电流，t表示通电时间。
(2)单位：W、U、I、t的单位必须是 J、V、A、s,1 J＝1 V·A·s。
(3)推导式：由欧姆定律的计算式I＝及变形式U＝IR，分别带入电功的计算公式W＝UIt，可推导出W＝I2Rt(串联型电路)、W＝t(并联型电路)，这两个推导式适用于纯电阻电路。
【应用2】如图所示，电阻R1与R2串联接在电路中，电源电压恒为10 V，R1＝10 Ω。闭合开关S后，R1两端的电压为4 V。求：
(1)通过R1的电流；
(2)电阻R2的阻值；
(3)通电10 min，整个电路消耗的电能。
特别提醒：本题考查了串联电路电流、电压的特点，欧姆定律的应用和电能的计算。
任务三　用电能表测量电功
如图所示是家用电能表，通过回答下列问题我们认识电能表。
问题1: 电能表是测量 的仪表。
问题2：“10(20)A”表示该电能表的 为10 A， 为20 A。
问题3：电能表的示数单位是 。
铭牌和 意义 “220 V”是说这个电能表应该在220 V的电路中使用；“10(20)A”是说这个电能表的基本电流是10 A，在短时间内电流允许大一些，但不能超过20 A；“50 Hz”是说这个电能表在50 Hz的交流电路中使用；“600 revs/(kW·h)”是说接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过600 r
读数方法 电能表前后两次的示数之差就是用电器在对应的这段时间内消耗的电能
种类 除了目前使用较普遍的机械式电能表之外，常用的还有IC卡电能表(读数是由液晶板显示的)
点拨：电能表计算电功
电能表的参数为N r/(kW·h)，若电能表的铝盘转了n圈，则消耗的电能为W＝ kW·h。
【应用3】(2025·茂名检测)电能表是测量 (选填“电功”或“电压”)的仪表，小红家的电能表写有1 600 imp/(kW·h)，2月底和3月底的示数如图所示，则她家在3月份用电为 kW·h。若电能表在10 min内指示灯闪烁了400次，则用电器消耗的电能是 J。
　
特别提醒：本题考查了电能表的作用、消耗电能的计算，明白电能表参数的含义是关键。
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