焦耳定律
电流通过导体产生的热量Q跟电流I的平方成正比
跟通电时间t成正比
Q=I^2Rt=UIt=U^2t/R
1KWh=3.6*10^6J
纯电阻也就是说电能全部转换为内能热能的情况下叫做纯电阻例如默认为纯电阻电饭煲 电热水壶 电熨斗等
但是电吹风机就不是了因为吹风机的主要工作元件是一个电动机绝大部分电能转化为机械能在不吹热风的前提下属于非纯电阻电路
所以在纯电阻的情况下电能全部转换为内能热能电热正好等于电功 焦耳定律公式 Q=I^2;Rt 推导公式为
Q=W=Pt=UIt=I^2Rt=U^2t/R
电动机电路中求转化内能的公式
Q=I^2Rt
求总功的公式只能用W总=UIt
求机械能做工可以用Q=W总 Q内能
也可以根据上面公式推导出 W机械=UIt 一 I^2;Rt
电功率比电功电流所做的功叫做电功.
计算公式
1. P=W/t 主要适用于已知电能和时间求功率
2. P=UI 主要适用于已知电压和电流求功率
3. P=U^2/R =I^2R主要适用于纯电阻电路
一般用于并联电路或电压和电阻中有一个变量求解电功率
4.P=I^2R 主要用于纯电阻电路
一般用于串联电路或电流和电阻中有一个变量求解电功率
5.P=n/Nt 主要适用于有电能表和钟表求解电功率
t-----用电器单独工作的时间单位为小时
n----用电器单独工作 t 时间内电能表转盘转过的转数
N----电能表铭牌上每消耗 1 千瓦时电能表转盘转过的转数
6.功率的比例关系
串联电路P/P'=R/R' P总=P'*P''/P'+P"并联电路P/P'=R'/R P总=P'+P"
计算
⑴电阻 R
①电阻等于材料电阻率乘以长度除以横截面积 R=ρ×L/S
②电阻等于电压除以电流 R=U/I
③电阻等于电压平方除以电功率 R=U^2;/P
电阻R=U^2/P
⑵电功是 W
电功等于电流乘电压乘时间 W=UIt普通公式
电功等于电功率乘以时间 W=Pt
电功等于电荷乘电压 W=UQ
电功等于电流平方乘电阻乘时间 W=I^2Rt纯电阻电路
电功等于电压平方除以电阻再乘以时间 W=(U^2/R)×t同上
电功率
P ①电功率等于电压乘以电流 P=UI
②电功率等于电流平方乘以电阻 P=I^2*R纯电阻电路多用于串联电路
③电功率等于电压平方除以电阻 P=U^2/R(纯电阻电路多用于并联电路)
④电功率等于电功除以时间 P=W/t
5.电功率P=UI
注当相同的电阻在同一电路中时功率会变成之前的四分之一
⑷电热Q
电热等于电流平方乘电阻乘时间 Q=I^2Rt普通公式
电热等于电流乘以电压乘时间 Q=UIt=W纯电阻电路
电热等于电压平方除以电阻再乘以时间Q=(U^2/R)t纯电阻电路
电热在一般情况下是等于消耗的电能的前提条件是在纯电阻的用电器中
所有公式
计算公式
⑴串联电路P电功率U电压I电流W电功R电阻T时间
电流处处相等 I1=I2=I 总
总电压等于各用电器两端电压之和 U=U1+U2
总电阻等于各电阻之和 R=R1+R2
分压公式 U1U2=R1R2
总电功等于各电功之和 W=W1+W2 W1:W2=R1:R2=U1:U2 P1:P2=R1:R2=U1:U2
总功率等于各功率之和 P=P1+P2
⑵并联电路 总电流等于各处电流之和 I=I1+I2
各处电压相等 U=U1=U2
总电阻等于各电阻之积除以各电阻之和 R=R1·R2/R1+R2
总电功等于各电功之和 W=W1+W2
分流公式 I1I2=R2R1 W1W2=I1I2=R2R1 P1P2=R2R1=I1I2
总功率等于各功率之和 P=P1+P2
⑶同一用电器的电功率
①额定功率比实际功率等于额定电压比实际电压的平方 Pe/Ps=(Ue/Us)的平方
有关电路的公式
⑴电阻R
公式R=ρl÷S横截面积
ρ材料 l长度 S面积 有时还与温度有关
①电阻等于材料电阻率乘以长度除以横截面积 R=电阻率×L÷S
②电阻等于电压除以电流 R=U/I
③电阻等于电压平方除以电功率 R=U^2/P
⑵电功
W 电功等于电流乘电压乘时间
W=U·I·T普式公式可用于非纯电阻电路
电功等于电功率乘以时间
W=P·T 电功等于电荷乘电压电功等于电流平方乘电阻乘时间
W=I×I·R·T纯电阻电路
电功等于电压平方除以电阻再乘以时间 W=U^2/R×T同上
⑶电功率P
①电功率等于电压乘以电流 P=U·I
②电功率等于电流平方乘以电阻 P=I^2·R纯电阻电路
③电功率等于电压平方除以电阻 P=U^2/R(同上)
④电功率等于电功除以时间 P=W/T
⑷电热Q
电热等于电流平方乘电阻乘时间 Q=I^2R·t通用公式可用于非纯电阻电路
电热等于电流乘以电压乘时间 Q=U·I·T=W纯电阻电路)
计算公式
我们知道功率的计算公式是
电功率也可以式计算另外此公式还可以按以下步骤变为
W=Pt=IUt
两种公式都可使用但必须注意条件
P电功率W电功t时间U电压I电流
学习口诀
电能的计量
电能单位是焦耳(J)生活常用千瓦时(KWh)
电能表测耗电能用电等于计数差
1度=1KWh=3.6×10^6J
600r/KWh表示
每耗一度电转盘转600圈
转盘转n圈耗电n/600KWh.
概念与公式
消耗电能的快慢电功率用P表示
1秒之内耗电能叫这电器电功率
P等电能除时间P=w/t电压电流两相乘P=UI.
功率单位是瓦特1(W)等1伏安1W=1VA.
已知pt求耗能W等于p乘t.
电功率计算
电灯电器有标志额定电压(U0)额功率(P0)
正常发光用电流I等P0除U0.I=P0/U0.
电压改变功率变其中电阻是不变
遇见电器求电阻R等U2除以PR=U2/P.
焦耳定律
焦耳定律说热量三个因素有关联
电流平方是关键乘上电阻和时间
热量单位是焦耳损耗能量常用此
保险丝
银铜合金保险丝电阻较大熔点低
过粗烧线不保险过细电路常断电
选择合适保险丝千万别用铁铜丝
课外知识
1电灯泡上看铭牌电灯泡上常标有PZ220-25字样"PZ"表示拼音普照即普通照明220表示额定电压是220V25表示额定功率是25W按实际功率定我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压只有在额定电压下用电器才能正常工作实际电压偏低用电器消耗的功率低不能正常工作灯泡亮度较暗实际电压偏高实际功率就要大长期使用会影响用电器的寿命还可能烧坏用电器PZ是普通照明灯泡中普和照的汉语拼音的第一个字母表示灯泡的型号切记小灯泡的电功率
2千瓦时的来历前面我们曾经提到千瓦时这个单位此时此刻可以知道它的由来了由于功率等于1秒内所消耗的能也就是P=W/t把这个式子变形后得到W=PtW就是t这段时间用电器消耗的电能式中WPt依旧是焦瓦秒
例题将220V 40W" "220V 60W的两灯串联接入家庭电路上求他们的实际功率..
应先求出通过的电流和灯的电阻
R1=U^2/P=220V*220V/40W=1210欧姆
R2=U^2/P=220V*220V/60W=806.67欧姆
所以通过电流为 I=U/(R1+R2)=220V/(1210欧姆+806.67欧姆)=0.109A
所以实际功率为
P1=I^2*R1=0.109A*0.109A*1210欧姆=14.4W
P2=I^2*R2=0.109A*0.109A*806.67欧姆=9.6W
计算公式
P=UIP=电功率U=电压I=电流决定式
=W/tW=电能 t=时间
=U^2/RU=电压R=电阻
=(I^2)×RI=电流R=电阻
我们知道电压其实通俗的讲就是一个单位的电荷从A点到B点所做的电荷量如果两者一乘那么这个概念便成了一个单位时间内通过被测导体AB的电荷量从A点到B点所做的功功率就是一个单位时间内一个物体从A点到B点所做的功电功率则不是一个物体而是通过测导体AB的电荷量于是电功率的概念可以是在一个单位时间内通过被测导体AB的电荷量从A点到B点所做的功就是物理上所做的电流乘电压
瞬时功率
物理学中电路在瞬时吸收的功率称为瞬时功率以小写字母p 表示其大小等于瞬时电压电流瞬时值的乘积即p=ui
电阻元件的瞬时功率p=ui=UI(1-Cos2ωt)
瞬时功率是Δt趋近于0时的功率p=lim(Δt–0)W/Δt=lim(Δt–0) F*s*cosθ/Δt = F*v*cosθ
其中v是瞬时速度W是功s是位移θ是力与位移或速度的夹角
在正弦稳态电路中我们知道P(t)=u(t)*i(t)
在这里都是瞬时值,其中u(t)和i(t)是用正弦表示的函数
设正弦交流电路的总电压u与总电流i的相位差(即阻抗角)为 j则电压与电流的瞬时值表达式为
u = Umsin(wt+ j)i = Imsin(wt)
瞬时功率为
p = ui = UmImsin(wt+ j)sin(wt)
利用三角函数关系式sin(wt+ j) = sin(wt)cosj+ cos(wt)sinj可得
式中 为电压有效值 为电流有效值
在运动学中
F所做的功[W=Fs]
力F的功率 P=W/t 由v=s/t
得到功率的另一种求解公式P=Fv
即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积
由于v=s/t求出的是物体在时间t内的平均速度则P=Fv求出的是F在时间t内的平均功率
如果t取得足够小则v就可以为某一时刻的瞬时速度据P=Fv求出的就是F在该时刻的瞬时功率
电功率的计算公式用电压乘以电流这个公式是电功率的定义式永远正确适用于任何情况
对于纯电阻电路如电阻丝灯泡等可以用电流的平方乘以电阻电压的平方除以电阻的公式计算这是由欧姆定律推导出来的
但对于非纯电阻电路如电动机等只能用电压乘以电流这一公式因为对于电动机等欧姆定律并不适用也就是说电压和电流不成正比这是因为电动机在运转时会产生反电动势
例如外电压为8伏电阻为2欧反电动势为6伏此时的电流是8－6/2=1安而不是4安因此功率是8×1=8瓦
另外说一句焦耳定律就是电阻发热的那个公式发热功率为电流平方乘以电阻这也是永远正确的
还拿上面的例子来说电动机发热的功率是1×1×2=2瓦也就是说电动机的总功率为8瓦发热功率为2瓦剩下的6瓦用于做机械功了此电动机的效率就是有用的6瓦除以总功率8瓦得百分之75的效率
常用电器
电器名称 一般电功率瓦 估计用电量千瓦时
窗式空调机800-1300 最高每小时0.8-1.3
窗式空调机(一匹) 约735 每匹 每小时0.735其他匹数按此标准倍数计算
家用电冰箱65-130 大约每日0.65-1.73
家用洗衣机单缸230 最高每小时0.23
双缸380 最高每小时0.38
电水壶1200 每小时1.2
电饭煲500 每20分钟0.16
电熨斗750 每20分钟0.25
理发吹风器450 每5分钟0.04
吊扇大型150 每小时0.15
小型75 每小时0.08
台扇16寸 66 每小时0.07
电视机14寸52 每小时0.05
电视机21寸70 每小时0.07
电视机25寸100 每小时0.1
录像机80 每小时0.08
音响器材100 每小时0.1
电暖气1600-2000 最高每小时1.6-2.0
电子表0.00001 每小时 0.00000001
抽油烟机140 每小时0.14
微波炉1000 每小时1度电
吸尘器800 每小时0.8
电子计算机电脑 200 每小时0.2
手电筒0.5 每小时0.0005
计算器约0.5mW
用电器实际功率和额定功率的关系
当U实际=U额定时P实际=P额定用电器处于正常工作状态
当U实际 当U实际>U额定时P实际>P额定用电器寿命减短且容易烧坏 串联电路
电流处处相等 I1=I2=I总电流处处相等且等于总电流
总电压等于各用电器两端电压之和 U总=U1+U2总电压等于各部分电压之和
总电阻等于各电阻之和 R总=R1+R2
分压原理 U1U2=R1R2 =P1P2
总电功等于各电功之和 W总=W1+W2.....+Wx
W1W2=R1R2=U1U2 =P1P2=Q1:Q2
总功率等于各功率之和 P总=P1+P2.....+Px 或U^2/R1+R2.....+Rx
电流与电功率和电压之间的关系I=P/U
额定功率比实际功率等于额定电压比实际电压的平方 Pe/Ps=Ue/Us的平方
并联电路
总电流等于各支路电流之和 I总=I1+I2各处电压相等 U1=U2=U总
总电阻等于各电阻之积 各电阻之和 R总=R1*R2/R1+R2 1/R=1/R1+1/R2
总电功等于各电功之和 W总=W1+W2+......+Wx
分流原理 I1I2=R2R1=W1W2=P1P2
总功率等于各功率之和 P总=P1+P2 或U^2/R总
并联电路比例关系
I1I2=P1P2=R2R1
电流的求法I=P/U
⑶同一用电器的电功率
W1W2=R2R1=I1I2 =P1P2=Q1:Q2
电压相同时越串联总功率越小越并联总功率越大
推导①当电路中只有一个电阻时总功率为P总=U^2/R
②当电路中有两电阻并联或串联时设电阻相等则两电路总功率分别为
并联时P总=U^2R1+R2/R1*R2
串联时P总=U^2/R总串联R总=各电阻阻值之和
③当电路中电压相同时
因为R1+R2(串联总电阻>R单个电阻>R总并联总电阻
所以P并>P单个电阻>P串这时还有另一个结论电压相同串联时功率小的灯泡亮并联时功率大的灯泡亮
安全用电
电功率和安全用电
电功率和电流的关系家庭电路中电压U=220V是一定的因为I=P/U所以用电器的总功率P越大电路中的总电流I就越大若电路中的总电流超过安全值保险丝就容易烧坏因此家庭电路中不要同时使用多个大功率的用电器
保险丝的作用
1材料一般用铅锑合金制作
2规格保险丝的规格用它的额定电流来表示和保险丝的粗细有关保险丝越粗额定电流越大
3作用当电路中的电流超过电路允许通过的最大正常工作电流时保险丝会自动熔断从而保护电路