电能、电功、电功率是电学中的三个重要概念,它们之间的关系是:
1. 电能(也被称为能量):这是指电场力在电场中移动电荷时所做的功,通常用字母“W”表示。
2. 电功(也被称为有功电能):这是指电流所做的功,即电能在转化过程中产生的能量,通常用字母“P”或“W”表示。电功是电能和时间的乘积,即W = Pt。
3. 电功率(也被称为输出功率或耗散功率):这是指电流在单位时间内所做的功,即电能转化为其他形式的能量的速率,通常用字母“P”或“KW”表示。电功率是电功与时间的比值,即P = W/t。
这三个概念之间的关系可以用以下公式表示:
W = Pt (电功 = 电功率 × 时间)
P = W/t (电功率 = 电功 / 时间)
这些概念在电路分析、电气设备的工作原理和效率等方面都有重要的应用。
| 型号 | 额定电压 | 额定功率 | 额定容量 | 加热时间 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| HY-1205 | 220V | 1200W | 1.2L | 15min |
(1)电热水壶正常工作时的电流;
(2)电热水壶正常工作时的电阻;
(3)若电热水壶在额定电压下正常工作,烧开一壶水需要的时间;
(4)若电热水壶在额定电压下正常工作,烧开一壶水需要的时间为15min,则此时电热水壶的电功率是多少?
【分析】
(1)根据电热水壶的铭牌信息,可求得额定电流;
(2)根据欧姆定律可求得电阻;
(3)根据电功率公式可求得烧开一壶水需要的时间;
(4)根据电功率公式可求得此时电热水壶的电功率。
【解答】
(1)由题意可知,电热水壶的额定电压为$220V$,额定功率为$1200W$,则由$I = \frac{P}{U}$可得,电热水壶正常工作时的电流为:$I = \frac{P}{U} = \frac{1200W}{220V} \approx 5.45A$;
(2)由$R = \frac{U^{2}}{P}$可得,电热水壶正常工作时的电阻为:$R = \frac{U^{2}}{P} = \frac{(220V)^{2}}{1200W} \approx 40.33\Omega$;
(3)由题意可知,电热水壶的额定容量为$1.2L$,则烧开一壶水需要的热量为:$Q = cm(t - t_{0}) = 4.2 \times 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C) \times 1kg \times (100^{\circ}C - 10^{\circ}C) = 3.78 \times 10^{5}J$,由$P = \frac{W}{t}$可得,烧开一壶水需要的时间为:$t = \frac{W}{P} = \frac{Q}{P} = \frac{3.78 \times 10^{5}J}{1200W} = 315s$;
(4)若电热水壶在额定电压下正常工作,烧开一壶水需要的时间为$15min$,则此时电热水壶的实际功率为:$P_{实} = \frac{W}{t_{实}} = \frac{Pt_{实}}{t_{实}} = \frac{P \times 15min}{t_{实}} = \frac{1200W \times 15min}{60s/min} = 360W$。
答:(1)电热水壶正常工作时的电流约为$5.45A$;
(2)电热水壶正常工作时的电阻约为$40.33\Omega$;
(3)若电热水壶在额定电压下正常工作,烧开一壶水需要的时间为$315s$;
(4)此时电热水壶的电功率是$360W$。