电工和电功率精.ppt

电工和电功率电工和电功率第1页，本讲稿共24页2、电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子 做功，而且做正功本节课将重点研究电路中的能量问题本节课将重点研究电路中的能量问题1、通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？比如：电能机械能，如电动机。电能内能，如电热器。电场力做功的定义式是什么?第2页，本讲稿共24页 在这个过程中，电荷在这个过程中，电荷q从这电路的一端移到另一端，电场力从这电路的一端移到另一端，电场力做了多少功？做了多少功？如图所示，一段电路两端的电压为U，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?第3页，本讲稿共24页一、电功（1）定义:电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流所做的功。（2）公式:（适用于任何电器）（适用于任何电器）适用条件：说明:表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压U、电路中电流I和通电时间t成正比。I、U不随时间变化如恒定电流第4页，本讲稿共24页（4）单位：常用单位：千瓦时，俗称“度”，符号是kWh 1 kWh的物理意义是什么？1 kWh等于多少焦？功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。（3）实质：1kWh 能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他形式的能。焦耳（J）1J=1AVS第5页，本讲稿共24页（4）单位：二、电功率（3）物理意义：（2）公式：（1）定义：（普适的）单位时间内电流所做的功P=W/t=IU表示电流做功的快慢功率单位为瓦特（W）1W=1J/s第6页，本讲稿共24页灯泡在电路中实际消耗的功率一定等于额定功率吗？不一定不一定 只有加在小灯泡两端的电压为额定电压时，小灯泡消耗的功率才等于额定功率.（1）额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。某灯泡上的铭牌上标有“36 V，18 W”，请说明其表示的意义。（2）实际功率P=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和 通过用电器的实际电流。“36 V”表示灯泡的额定电压。“18 W”表示灯泡的额定功率。第7页，本讲稿共24页三、焦耳定律三、焦耳定律电流热效应电流热效应（2）表达式：Q=I2Rt（4）产生焦耳热的原因：金属中自由电子在电场力作用下定向移动，由于电场力做功，电子动能增加，但不断地与正离子碰撞，并把定向移动的动能传给正离子，使正离子的热振动加剧，于是导体中内能增加，电能转化为内能。(3)单位:J（普适的）（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。第8页，本讲稿共24页（5）热功率:单位时间内导体的发热功率公式：P热=Q/t=I2R即电能转化为内能的功率第9页，本讲稿共24页四、电功率和热功率的区别四、电功率和热功率的区别 电功率电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部功率。P P电电=UI=UI 热功率热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率。P P热热=I=I2 2R R第10页，本讲稿共24页（1）纯电阻电路中的电功和电热特点：服从欧姆定律 U=IR，所以 Q=I2Rt=IIRt=IUt=W，电流做功完全用来生 热，电能转化为内能。电流通过纯电阻电路时，电流做的功全部转 化为电热，因此电功率和热功率相等。P电=P热=UI=I2R=U2/R纯电阻电路：只含有电阻元件的电路。如电灯、电炉、电烙铁、电饭锅等。电流做功全部全部电热第11页，本讲稿共24页（2）非纯电阻电路中的电功和电热 非纯电阻电路：除了含有电阻外，含有电动机、电解槽等能够把电能转化为其他形式的能的用电器的电路。电流做功W电热Q其他形式的能E其他部部分分部部分分第12页，本讲稿共24页 在非纯电阻电路中，电功大于电热，WQ，即IUtI2Rt，电功率大于热功率，即UII2R。（2）非纯电阻电路中的电功和电热 特点：电流通过非纯电阻电路时，电流做的功除转化为电热外，还要转化为其它形式的能，如机械能、化学能等。特点：不服从欧姆定律，在非纯电阻电路中IIR第13页，本讲稿共24页1、某家庭平均用电的功率是200W，平均每天用电4小时，那么一个月用电的度数最接近于（）A、2度 B、25度 C、250度 D、2500度B B2、一个标有“220V、100W”字样的电灯，求其正常工作时的电阻 R 和电流I各是多少？484 0.46A第14页，本讲稿共24页3、输电线的电阻为1.0，输送的电功率为100kw，用400V的低压输送，输电线上发热损失的功率是多少？改用1万伏的高压呢？62500W 100W 第15页，本讲稿共24页4、某段电路的电阻为R，电流为I，两端电压为U，下面说法正确的是（）A、电路中消耗的热功率一定是IU B、电路中消耗的热功率一定是 U 2/R C、电路中消耗的热功率一定是I2R D、电路中消耗的热功率可能小于IUC DC D第16页，本讲稿共24页5、不考虑温度的影响，一个“220V、40W”的灯泡，下列说法正确的是（）A、接在110V的线路上的功率为20W B、接在110V的线路上的功率为10W C、接在440V的线路上的功率为160W D、接在110V的线路上的功率为2.5WB CB C第17页，本讲稿共24页6、在 30分钟里，电流通过 20欧姆的电阻时共消耗了1KWh的电能，则电阻上流过的电流I为多少安培？电阻两端所加的电压U为多少伏特？10A 200U第18页，本讲稿共24页7、如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6，R=10，U=160 V，电压表的读数为110 V，求：（1）通过电动机的电流是多少？（2）输入到电动机的电功率是多少？（3）在电动机中发热的功率是多少？（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？(1)5A (2)750W (3)15W (4)54000J第19页，本讲稿共24页 8、某一用直流电动机提升重物，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90ms的恒定速度向上提升重物时，电路中电流I=5A，求电动机线圈电阻R。（g=10ms2）。4 第20页，本讲稿共24页 电功电功 电热电热电功与电热电功与电热的联系与区的联系与区别别电功率与热电功率与热功率的关系功率的关系纯电阻电路中，U=IR，W=Q，UIt=I2Rt=U2t/R在非纯电阻电路中，IQ、UItI2Rt纯电阻电路中，P电=P热，P=UI=I2R=U2/R非纯电阻电路中P电P热，UII2R，U2t/R既不能表示电功，也不表示电热电功实质是电场力移动电荷做的功，W=Uq=UIt电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q=I2Rt电功与电热的比较第21页，本讲稿共24页 W=qU=IUt (适用于任何电器）1、电电功功：电电流流做做的的功功，即即电电场场力力对对电电荷荷做做的的功功 国际单位：焦耳(J)1J=1AVS2、电功率（反映电流做功快慢的物理量）、电功率（反映电流做功快慢的物理量）定义：电流做功和所用时间比值，叫做电功率 PIU (普适的)国际单位:瓦特(W)纯电阻电路 纯电阻电路 小结第22页，本讲稿共24页 内容：电流通过导体时产生的热量和通过导体的电流强度 I 的平方、电阻R、通电时间 t 的乘积成正比 数学表达式 Q=I2Rt (普适的)非纯电阻电路中，WQ（WQ）表示转变为除热能以外的其它形式的能量的量3、焦焦 耳耳 定定 律律 纯电阻电路中，W=Q 消耗的电能全转为热能 IUt、I2Rt、三式等效P电=P热=UI=I2R=U2/R第23页，本讲稿共24页再见第24页，本讲稿共24页