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电功

电功和电功率是初三电学综合性最强的一章。它把欧姆定律、生活用电、铭牌、安全和节能问题都串起来了。做这一章时,关键是先判断:题目给的是额定状态,还是实际工作状态

额定功率与实际功率判断示意图

学习目标

  • 会区分电功和电功率。
  • 会使用 W=UItW = UItP=UIP = UIP=WtP = \frac{W}{t} 等公式。
  • 会理解额定电压、额定功率和实际功率。
  • 会解决电能表、电费、发热和生活用电问题。

核心概念

1. 电功

电流做的功叫电功。

常用公式:

W=UItW = UIt

2. 电功率

电功率表示电流做功的快慢。

P=UIP = UI P=WtP = \frac{W}{t}

3. 焦耳热

电流通过导体时会发热。

Q=I2RtQ = I^2Rt

额定与实际

1. 额定值

用电器在额定电压下正常工作时的功率,叫额定功率。

2. 实际值

实际工作时的电压和功率,可能与额定值不同。

若实际电压低于额定电压,通常实际功率会减小;高于额定电压则可能损坏用电器。

单位换算

电能表和生活用电常用:

1kWh=3.6×106J1\,\mathrm{kW\cdot h} = 3.6 \times 10^6\,\mathrm{J}

典型例题

例 1:求功率

电压 220V220\,\mathrm{V},电流 0.5A0.5\,\mathrm{A},则:

P=UI=220×0.5=110WP = UI = 220 \times 0.5 = 110\,\mathrm{W}

例 2:电能计算

100W100\,\mathrm{W} 灯泡工作 2h2\,\mathrm{h},消耗电能:

W=Pt=0.1kW×2h=0.2kWhW = Pt = 0.1\,\mathrm{kW} \times 2\,\mathrm{h} = 0.2\,\mathrm{kW\cdot h}

易错点

  • 焦耳和千瓦时换算错。
  • 额定功率和实际功率混淆。
  • 在串并联综合题中乱套电压或电流。
  • 认为功率大就一定更省电。

规则总结

  • 电功:W=UItW = UIt
  • 电功率:P=UI=WtP = UI = \frac{W}{t}
  • 焦耳热:Q=I2RtQ = I^2Rt
  • 判断电器是否正常工作,要看实际电压是否等于额定电压。

练习题

  1. 基础题:电功率单位是什么?
  2. 提高题:一台电器功率为 500W500\,\mathrm{W},工作 3h3\,\mathrm{h},消耗多少 kWh\mathrm{kW\cdot h} 电能?
  3. 提高题:为什么同一只灯泡在低于额定电压时会变暗?
  4. 综合题:说出“额定功率”和“实际功率”的区别。

参考答案

  1. 瓦特,符号 W\mathrm{W}
  2. 0.5kW×3h=1.5kWh0.5\,\mathrm{kW} \times 3\,\mathrm{h} = 1.5\,\mathrm{kW\cdot h}
  3. 因为实际电压减小后,实际功率减小,所以发光变弱。
  4. 额定功率是在额定电压下正常工作的功率;实际功率是电器在实际工作条件下的功率。