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15.1 电能与电功
第十五章 电能与电功率
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
电能与电功
用电能表测量电功
知识点
电能与电功
知1－讲
1
1. 电能的利用 现代社会生活和生产中几乎处处都离不开电。用电实际上用的是电能。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。
知1－讲
实例 节能灯 照明 小太阳 取暖 电风扇 吹风
蓄电池
充电
能量转化 电能转化为光能 电能转化为内能 电能转化为机械能 电能转化为化学能
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技巧点拨
分析用电器工作时能量转化的技巧：只需要看这种用电器工作时主要获得什么形式的能，则其工作时就是将电能主要转化为什么形式的能。
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2. 电功 当电能转化为其他形式的能量时，我们就说电流做了功。
3. 物理意义 电流做功的过程，就是用电器将电能转化为其他形式的能量的过程，有多少电能转化为其他形式的能量，电流就做了多少功。
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4. 符号及单位
(1)符号：用符号W表示。
(2)单位：焦耳，简称焦，符号 J；1 J＝1 V·A·s。
常用单位：千瓦·时(度)，符号是 kW·h；
(3)单位换算：1度＝1 kW·h＝3.6×106 J 。
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5. 电功的计算
大量事实表明：电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电功等于电压、电流和通电时间的乘积。
计算公式：(1)定义式：W＝UIt。
推导公式：W＝t＝I2Rt。
适用于所有电路
适用于纯电阻电路
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注意事项
W、U、I、t的单位应分别用 J、V、A、s，若有一个单位不符合以上要求，而不经换算代入公式计算就会出现错误。
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深度推理
电功的两个推导公式的推导过程：将欧姆定律公式I＝变形得U＝IR，代入电功公式W＝UIt，则有W＝IRIt＝I2Rt。同理将欧姆定律公式I＝代入电功公式，则有 W＝t。
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例 1
[深圳罗湖区期中]下列关于能量转化的说法中错误的
是(　　)
A. 电风扇工作时，电能主要转化为机械能
B. 灯泡发光时，电能转化为内能和光能
C. 电饭锅煮饭时，电能转化为内能
D. 干电池对外供电时，电能转化为化学能
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解题秘方：紧扣用电器工作时能量的利用情况解答。
解析：电风扇的主要部件是电动机，工作时主要把电能转化为机械能；灯泡发光时，电能转化为内能和光能；电饭锅煮饭时，电能转化为内能；干电池对外供电时，化学能转化为电能。
答案：D
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1. 可充电电筒的电池能反复充放电使用， 既节约了资源，也保护了环境。电池充电时，______能转化为化学能；用电筒照明时， 电能转化为______能。
电
光
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[中考·滨州]如图1所示，电源电压恒定不变，定值电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关，电流表A的示数为0.5 A，A1的示数为0.3 A，则电源
电压为_____V，定值电阻R2在1 min
内消耗的电能为______J。
例 2
3
36
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解题秘方：对定值电阻而言，计算消耗的电能时，注意根据已知条件，从基本公式和推导公式中选择适当的公式进行计算。
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解析：由图可知，R1与R2并联，电流表A1测通过R1的电流，电流表A测干路电流。由欧姆定律得，R1两端的电压U1＝I1R1＝0.3 A×10 Ω＝3 V；由并联电路的电压规律可得，电源电压U＝U1＝U2＝3 V；并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R2的电流I2＝I－I1＝0.5 A－0.3 A＝0.2A，1 min 内电阻R2消耗的电能W2＝U2I2t＝3 V×0.2 A× 60 s＝36 J。
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2. 如图所示电路，电源电压U＝3 V保持不变，定值电阻R1＝5 Ω，闭合开关S，电压表示数为2 V。求：
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(1)定值电阻R2两端的电压U2为多少伏？
解：由图可知，电阻R1和R2串联，闭合开关S，电压表测量R1两端电压，则定值电阻R2两端的电压U2＝U－U1＝3 V－2 V＝1 V。
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(2)通过定值电阻R1的电流I1为多少安？
(3)通电10 s， 整个电路电流所做的功W为多少焦？
串联电路各处电流相等，则I＝I1＝0.4 A，通电10 s，整个电路电流所做的功W＝UIt＝3 V×0.4 A×10 s＝12 J。
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知识点
用电能表测量电功
2
1. 电能表 用来测量电功，即记录电路消耗电能的仪表。
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2. 电能表上所标参数的含义
电能表 参数
“kW·h”表示记录数据的单位是 kW·h
中，最后一位是小数
“220V 50Hz”表示电能表在 220V、50Hz 的交流电路中使用
“10(20)A”表示基本电流为10A，额定最大电流为 20A
“600r/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转过600转
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3. 利用电能表计量一段时间内消耗的电能
(1)差值法：电能表计数采用累积的方法，因此某段时间内用电器消耗的电能等于这段时间末的示数与这段时间初的示数的差值，即 W＝W后－W前。
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(2)转盘数(脉冲数)法：计量电能表转盘转的圈数(或电能表指示灯闪烁的次数)n，依据电能表的转盘数(或脉冲数)N [转盘数(或脉冲数)N：用电器每消耗1 kW·h电能，电能表的转盘转的圈数(或指示灯闪烁的次数)N]，便可算出消耗的电能。
公式：W＝
n:电能表转盘转的圈数/指示灯闪烁的次数
N:用电器每消耗1kW·h电能，电能表转盘转的圈数 /指示灯闪烁的次数
知2－讲
深度理解
如图2所示，电子式电能表上标注的3 200 imp/(kW·h)是有功脉冲常数，其意义是用电器每消耗
1 kW·h 的电能 ,电能表应发出 3 200 个
有功脉冲，很显然，用电器消耗电能
一定时，常数越大，电能表的脉冲指
示灯闪烁的次数越多。
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[中考·宿迁改编]关于图3中小明家的电能表，下列选项正确的是(　　)
A. 电能表的示数为2 023.6 J
B. 电能表能正常工作的最大电流是40 A
C. 电能表是测量电流的仪表
D. 脉冲指示灯闪得越快，电路消耗电能越多
例 3
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解题秘方：解题的关键是理解电能表各参数的物理意义。
解析：电能表的示数为2 023.6kW·h；“10(40)A”中“10A”是指电能表的基本电流，“40 A”是指该电能表工作允许通过的最大电流；电能表是测量电路消耗电能多少的仪表；电能表指示灯闪烁的快慢反映了电流做功的快慢，所以脉冲指示灯闪得越快，说明电流做功越快。
答案：B
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3. 如图是小王家的电能表，下列说法正确的是( )
A. 电能表的读数为56 378 kW·h
B. 这个电能表正常工作的电压为 380 V
C. 这个电能表要在 20 A的电流下才能正
常工作
D. 小王家用电器每消耗1 度电，电能表指示灯闪烁 1 600 次
D
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小明家的电能表6月底的读数为624.6 kW·h，8月底读数如图4所示，则他家这两个月用电______kW·h。在某段时间内，耗电指示灯闪烁120次，则表示电路中的用电器消耗了________J 的电能。
例 4
420
3.6×105
知2－练
解析：电能表6月底的读数为624.6 kW·h，由图可知，8月底的读数为1 044.6 kW·h，则他家这两个月用电W＝1 044.6 kW·h－624.6 kW·h＝420 kW·h；1 200 imp/(kW·h)表示接在这个电能表上的用电器每消耗1 kW·h的电能，指示灯闪烁1 200次，当指示灯闪烁120次时，用电器消耗的电能W'＝＝ 0.1 kW·h＝3.6×105 J。
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4. 如图是小玲家的电能表，若将电热水器单独接入电路，正常工作 3 min，电能表的转盘转150 转，电热水器消耗的电能为_________J。
3.6×105
电能与电功
电能
电源
用电器
电能表
电功：W＝UIt

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