第六章 · 第一节
电能 电功
电能表参数 · 电功W=UIt · 焦耳与千瓦时

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 了解电能的来源与转化,知道电能的单位
  • 认识电能表,理解各参数的含义
  • 掌握电功公式 W=UIt 及其应用
  • 掌握焦耳(J)和千瓦时(kW·h)的换算关系
知识点一:电能及其单位
🔍 电能
电能是电流通过用电器时转化为其他形式能的能量。电能可以转化为光能、热能、机械能等。
电能的国际单位是焦耳(J),生活中常用千瓦时(kW·h),也叫"度"。
1 kW·h = 3.6×10⁶ J
1度电 = 1千瓦时 = 3.6×10⁶焦耳
知识点二:电能表
🔌 电能表
电能表(电度表)是用来测量用电器在一段时间内消耗电能的仪表。
读数方法:月末读数 - 月初读数 = 本月用电量。
  • 220V:电能表的额定电压为220V
  • 10(20)A:标定电流10A,最大额定电流20A
  • 50Hz:交流电的频率为50赫兹
  • 600revs/(kW·h):每消耗1kW·h电能,表盘转600转
  • 知识点三:电功
    ⚡ 电功
    电流通过导体所做的功叫做电功,用字母 W 表示。
    电流做功的过程,就是电能转化为其他形式能的过程。
    电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。
    W = UIt
    W:电功(J)   U:电压(V)   I:电流(A)   t:时间(s)
    W
    电功
    单位:焦耳(J) / 千瓦时(kW·h)
    UIt
    电压×电流×时间
    V · A · s = J
    💡 重要提示
    • 电功的实质:电能转化为其他形式能的多少
    • 1 kW·h = 1000W × 3600s = 3.6×10⁶ J
    • 使用 W=UIt 时,单位必须统一:U用V,I用A,t用s,W得J
    • 若t用h(小时),P用kW,则W得kW·h(度),更方便

    🎬 动画讲解

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    🧪 互动实验:电能表读数与电功计算

    💡 调节用电器的电压、电流和工作时间,观察电能表读数和电功变化
    ⚙️ 用电器参数
    电功率 P=UI 440 W
    电功 W(度) 0.44 kW·h
    电功 W(J) 1.58×10⁶ J
    📋 实验结论
    电功 W = UIt。电压越大、电流越大、时间越长,电流做的功越多。用 kW·h 为单位时,W = P(kW) × t(h);用 J 为单位时,W = U(V) × I(A) × t(s),两者通过 1kW·h = 3.6×10⁶J 换算。

    📝 例题精讲

    💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程
    例题 1 电能表读数计算
    小明家电能表月初读数为 326.4 kW·h,月末读数为 458.7 kW·h。小明家这个月用了多少度电?若每度电0.6元,需交电费多少?
    🔍 解题过程
    1 计算用电量:
    本月用电 = 月末读数 - 月初读数
    W = 458.7 kW·h - 326.4 kW·h = 132.3 kW·h(即132.3度)
    2 计算电费:
    电费 = 用电量 × 单价
    电费 = 132.3 kW·h × 0.6元/(kW·h) = 79.38元
    3 换算为焦耳(补充):
    W = 132.3 kW·h = 132.3 × 3.6×10⁶ J
    = 4.7628×10⁸ J
    答:用了132.3度电,需交电费79.38元。
    ✅ 用电132.3度,电费79.38元
    例题 2 电功计算
    一个电热水器接在 220V 的电源上,通过它的电流为 5A,工作 30min。电流做了多少功?消耗了多少电能?
    🔍 解题过程
    1 已知量:
    U = 220V,I = 5A,t = 30min = 1800s
    2 代入公式计算:
    W = UIt = 220V × 5A × 1800s
    = 1.98×10⁶ J
    3 换算为kW·h:
    W = 1.98×10⁶ J ÷ 3.6×10⁶ J/(kW·h)
    = 0.55 kW·h(即0.55度)
    电流做了多少功 = 消耗多少电能
    答:电流做功 1.98×10⁶J,消耗电能0.55kW·h。
    ✅ W = 1.98×10⁶J = 0.55 kW·h

    🚀 拓展提升

    🔬 电能的来源与转化

    电能是由其他形式的能转化而来的:

    • 火力发电:化学能(燃料)→ 内能 → 机械能 → 电能
    • 水力发电:水的重力势能 → 动能 → 电能
    • 风力发电:风的动能 → 电能
    • 核能发电:核能 → 内能 → 机械能 → 电能
    • 太阳能发电:太阳能 → 电能(光电池)

    📊 电能表转数问题

    电能表上标注"600 revs/(kW·h)"表示每消耗1kW·h电能,表盘转600转:

    转数 = 用电量(kW·h) × 600
    • 已知转数可反推用电量:W = 转数 / 600 (kW·h)
    • 可利用转数计算用电器的电功率
    • 电子式电能表用"imp/(kW·h)"表示闪烁次数

    ⚡ 电功与电功率的关系

    电功和电功率是密切相关的两个物理量:

    • 电功 W:电流做功的多少(总量),单位 J 或 kW·h
    • 电功率 P:电流做功的快慢(速率),单位 W 或 kW
    • 关系:P = W/t,即 W = P × t
    • 当 P 用 kW、t 用 h 时,W = P×t 得 kW·h(度),这是生活中最常用的计算方式

    ✏️ 练习巩固

    💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
    第 1 题 ★☆☆ 基础
    1 kW·h 等于多少焦耳?
    A3.6×10⁶ J
    B3600 J
    C3.6×10³ J
    D1000 J
    第 2 题 ★☆☆ 基础
    电能表上标注的"600 revs/(kW·h)"表示什么含义?
    A每小时转600转
    B每消耗1kW·h电能,表盘转600转
    C最大电流为600A
    D额定电压为600V
    第 3 题 ★★☆ 巩固
    某用电器两端电压为 220V,通过电流为 2A,工作 10s,电流做了多少功?
    A440 J
    B4400 J
    C44000 J
    D22 J
    第 4 题 ★★☆ 巩固
    电能表月初读数为 156.3 kW·h,月末读数为 288.9 kW·h。这个月用电多少度?
    A445.2 度
    B132.6 度
    C66.3 度
    D1326 度
    第 5 题 ★★★ 拓展
    一个电炉接在 220V 电路中,通过电流为 4A,工作 0.5h。消耗的电能是多少 kW·h?(结果保留两位小数)

    🧠 知识点问答

    老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
    🎉

    课程完成!

    恭喜你完成了「电能 电功」的学习!

    📌 本节核心要点回顾:
    ① 电能单位:焦耳(J) 和 千瓦时(kW·h,即"度")
    ② 1 kW·h = 3.6×10⁶ J
    ③ 电能表参数:220V、10(20)A、50Hz、600revs/(kW·h)
    ④ 电功公式:W = UIt
    ⑤ 电功 = 电能转化为其他形式能的多少