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第十八章 电功率
牵引供电系统是高速铁路运输的动力来源，复兴号动车组一小时消耗的电可以让一台家用空调工作约一年。
从林海雪原到江南水乡，从大漠戈壁到东海之滨，我国的高速铁路横跨江河湖泊、穿越崇山峻岭、通达四面八方，深刻地改变了人们的生活和出行方式。在京沪高铁、京津城际铁路、成渝高铁等线路上，复兴号动车组已达到350km/h的商业运营速度。
我们怎样计算用电器消耗了多少电能
集装箱被吊起后重力势能增加，增加的重力势能从何而来
第1节 电能 电功
问题
巨大的门式起重机(右图)
通电后正常工作，就能够将集装箱吊起，再准确地放到列车上。
电能
就可以把集装箱吊起。
门式起重机通电后电动机转动起来，
在这个过程中电源提供了电能(electric energy)，
电动机将一部分电能转化为集装箱的重力势能。
生活中电能的利用无处不在。
电灯把电能转化为光能，为我们照明;
电动机把电能转化为动能，使电力机车飞驰;
电热水壶把电能转化为内能，使水升温
电烤箱把电能转化为内能，使烧鸡升温
电熨斗把电能转化为内能，使衣物升温
电热毯把电能转化为内能，使毛毯升温
电烙铁把电能转化为内能，使焊丝升温
电饼铛把电能转化为内能，使煎饼升温
电饭锅把电能转化为内能，使米饭升温
电热孵化机把电能转化为内能，使鸡蛋升温
电解槽把电能转化为化学能，使电解液发生化学变化
给蓄电池充电，把电能转化为化学能，使蓄电池内部的电解液发生化学变化
同学们可能听父母说过上个月家里用了多少“度”电。
这里说的“度”，就是电能的单位，它的学名叫作千瓦时，符号是kW·h。
在物理学中，常用的能量单位是焦耳。1千瓦时比1焦耳大得多，它们之间的关系是
1 kW·h=
=3.6x106J
x3600s
1x103W
我们使用的电主要由电网提供，
不同家庭的用电量往往不同。
供电单位通过电能表来计量每家消耗的电能。 右图是一种电能表，
电能表可以显示从表开始计数到读数时为止用户消耗的电能。
为了计量一段时间内消耗的电能，要记录这段时间起始和结束时电能表的示数，两次示数之差就是这段时间内的用电量。
补充小资料
“1500 r/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过1500转。
“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用。
"10(20)A"表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。
"50HZ”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。
“kW·h”表示这个电能表上电能数字的单位是千瓦时。
补充小资料
“1600imp/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，脉冲指示灯就闪烁1600次。
“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用。
"10(40)A"表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。
"50HZ”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。
“kW·h”表示这个电能表上电能数字的单位是千瓦时。
例如，家中电能表在上周一的示数是5546.7kW·h，本周一的示数是5647.8kWh，这周家里的用电量就是101.1kW·h。
在实际生活中，为了计算电费方便，读数时常常只读整数，略去小数。
电功
电能可以转化成其他形式的能量。电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功(electric work)是多少。
例如，电动机工作时，我们可以说电能转化成了机械能，也可以说电流做功使电动机能够向外输出机械能;
电热取暖器（如右两图图）
在日常生活中，我们常说消耗了多少电能，也可以说此过程中电流做了多少功。
工作时，可以说电能转化成了内能，也可以说电流做功使电热取暖器的内能增加
电流做功的多少与哪些因素有关呢
容易想到，用电器工作时，通电时间越长，电流做功就越多。
电流做功的多少还跟其他什么因素有关呢？
观看“探究电流做功多少与那些因素有关”的视频，你明白了什么道理？
通过实验探究，我们发现电流做功的多少与三个因素有关：通电时间、电流的大小和电压的高低，电压和电流一定时，用电器通电时间越长，电流做功就越多；通电时间一定时，加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大，电流做功也越多。
研究表明，当电路两端的电压为 U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W (或者说消耗的电能)为
当用电器两端的电压为1V，通过用电器的电流为1A，通电时间为1s时，用电器消耗的电能为1J，电流做的功也是1J。
W =UIt
1.下列选项中的用电器在使用过程中与电熨斗的能量转化形式相同的是（ ）
A.电风扇 B.电饭煲 C.台灯 D.笔记本电脑
笔记本电脑工作时将电能转化为内能、光能、机械能，D不符合题意。
电熨斗工作时将电能转化为内能。电风扇工作时将电能转化为内能与机械能，A不符合题意;
电饭煲工作时将电能转化为内能，B符合题意;
台灯工作时将电能转化为内能与光能，C不符合题意;
B
该同学家中一个月前、后电能表示数如图所示，表明这个月电能表的转盘转过了 转，若他家所在地区每度电的电费是0.6元，则该同学家这个月需要付的电费是 元。
2.某同学家的电能表的表盘上标明“600 revs/(kW·h)”,表示每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转。
这个月应缴纳的电费为0.6元/kW·hX265kW·h=159元。
每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转，这个月电能表的转盘转过的转数n=265kW·hX600revs/(kW.h)=1.59X105revs;
这个同学家这个月消耗的电能1的电能
W=W2-W1=1026.5kW·h-761.5kW·h=265kW·h;
1.59X105
159
3.(多选)关于电功和电能,下列说法中正确的是( )
A.电流越大，电流做的功就越多
B.电流做了多少功，就一定消耗了多少电能，二者在数值上是相等的
C.电功是表示电流做功多少的物理量
D.电流做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程
电功是表示电流做功多少的物理量,C正确;
电功的大小与电流、电压和通电时间都有关系，知道电流的大小，不知道电压和通电时间，无法比较电流做功的多少，A错误;
根据电流做功的实质可知，电流做了多少功，就一定消耗了多少电能，二者在数值上是相等的，B正确;
电流做功的过程实质是电能转化为其他形式的能的过程,D错误。
BC
4.如右图所示，电源两端的电压U为12V保持不变。闭合开关S,电流表A1的示数I1为0.5A，电流表A的示数I为0.8A，定值电阻甲的阻值为R1,定值电阻乙的阻值为R2。求:
(1)定值电阻乙的阻值R2;
(2)定值电阻乙在10s内消耗的电能。
解：(1)由电路图可知，定值电阻甲、乙并联，电流表A1测甲支路的电流，电流表A测干路电流。
甲
乙
由欧姆定律可得乙的阻值R2=——
并联电路中，各支路两端的电压都等于电源电压，即U1=U2=U=12V,
并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过乙的电流I2=I-I1=0.8A-0.5A=0.3A,
U2
I2
=40Ω。
=——
12V
0.3A
(2)定值电阻乙在10s内消耗的电能为
W2=UIt=12V×0.3 A×10 s=36 J。
5.小刘家的电能表如右图所示，下列说法中不正确的是（ ）
A.电能表是测量电功的仪器
B.该电能表正常工作电压为220V
C.小刘家今年的用电量为5218.1kW·h
D.每消耗0.1kW·h电能，指示灯闪烁300次
电能表是测量电功的仪器，也是测量电路中消耗电能的仪器，A正确，不符合题意;
由图中的参数可知，该电能表应在220V电路中工作，即该电能表正常工作的电压为220V,B正确，不符合题意;
图中电能表示数为“5218.1”，表示，小刘家电能表安装以来总用电量为5218.1kW·h,C错误，符合题意;
每消耗0.1kW·h电能，这只电能表的脉冲指示灯闪烁的次数为0.1kW.h×3000 imp/(kW.h)=300imp,D正确，不符合题意。
C
电能 电功
├─电能
│ ├─单位
│ │ ├─基本单位：焦耳（J）
│ │ └─常用单位：千瓦时（kW h）
│ └─测量仪表：电能表 → 读数
└─电功
├─电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程
│ ├─电能转化为光能
│ ├─电能转化为内能
│ ├─电能转化为化学能
│ └─电能转化为机械能
└─计算：W=UIt
小结
1kW·h=3.6×106J
1.某同学家中一周前、后电能表示数如右图所示，他家所在地区每度电的费用是0.6元，请你估算他家每个月需要付多少电费。记下你家电能表今天的示数，和一周后的示数对比。根据你家所在地的电费标准，估算一个月应交多少电费。
练习与应用
解：该同学家一周的用电量
W
=W2-W1=823.31kW·h-781.51kW·h=41.8kW·h。
一周的电费n=41.8kW·hx0.6元/(kW·h)=25.08元，
一个月的电费n'=————
≈107.5元。
25.08元
7d
x30d
≈107.486元
2.在一个小灯泡的两端加2.5V电压时电流是0.3A，它在这种情况下通电2min，电流做了多少功 消耗的电能是多少
W =UIt
解：
小灯泡的两端加2.5V电压时电流是0.3A，它在这种情况下通电2min，电流做的功
=
=90J
消耗的电能是90J
2.5V×0.3A×120s
3.有一块手机用的锂电池，铭牌上面标明电压为3.7V，容量为4600mA·h(可以在4600mA电流下工作1h)。它充满电后，大约储存了多少焦耳的电能 如果我们要了解一块锂电池充满电后所储存的电能，应该从铭牌上寻找哪些信息
解：
"4600mA·h"为放电电流I与放电时间t的乘积，它
充满电后，大约储存的电能为
3.7V×4.6A×3600s
=61272J
如果我们要了解一块锂电池充满电后所储存的电能，应该从铭牌上寻找
电压、电流和通电时间。
4.某台灯正常工作时的电压为220V，通过台灯的电流为0.04A。台灯正常工作30 min，将消耗多少电能
解：
小灯正常工作时的电压为220V，通过台灯的电流为0.04A。台灯正常工作30 min，电流做的功
W =UIt
=220V×0.04A×1800s
=15840J
消耗的电能是15840J
谢谢观看
Thanks!
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