电能、电功和电功率是描述电路中能量、能量转化和度量的三个重要概念,它们之间存在一定的联系和区别。
联系:
1. 电能是电场能与势能之间的转换量度,是电源中非静电力做功的结果。电功是电能的宏观表现,是电能在电路中流动所做的功的量化。电功率则表示单位时间内电场力或非静电力所做的功。
2. 电源的电动势是电源将其它形式的能转化为电能的本领,而输出电流则体现了这种转化过程的强度。
区别:
1. 电能是状态量,表示电源中非静电力和电势差做功的本领;电功和电功率是过程量,表示电能转化为其他形式的能的过程强度或转换强度。
2. 电功的计算公式为W=UIt,其中U表示电压,t表示时间,I表示电流。而电功率的计算公式为P=W/t,其中P表示电功率,W表示电功。可以看出,电功率是衡量单位时间内电能转换强度的物理量,而电功则是电功率作用在一定时间段所得到的物理量。
总的来说,电能是电路中各种能量转换的度量,更偏向于电源特性的描述;电功和电功率则是电路中能量转换过程或强度的具体表现,两者互为关联与电能相辅相成。
例题:
一台电冰箱的铭牌上标有“220V 150W”字样,求:
1. 电冰箱正常工作时的电流大小?
2. 电冰箱连续工作1小时消耗的电能是多少?
3. 如果电冰箱同时接入两个用电器,它的实际功率为25W,此时通过电冰箱的电流是多大?
分析:
1. 根据电功率公式P=UI可求得电冰箱正常工作时的电流大小;
2. 根据电功公式W=Pt可求得电冰箱连续工作1小时消耗的电能;
3. 根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电冰箱的实际电压,再根据P=UI求出通过电冰箱的实际电流。
解答:
(1)由P=UI可得,电冰箱正常工作时的电流:
I=P/U=150W/220V≈0.68A;
(2)由P=W/t可得,电冰箱连续工作1小时消耗的电能:
W=Pt=150W×1h=150J;
(3)由并联电路的电压特点和欧姆定律可得,电冰箱的实际电压:
U实=U(1+R/P)=220V×(1+R/25W),
因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=UI可得,通过电冰箱的实际电流:
I实=P实/U实=25W/(220V×(1+R/25W)=25W×(220V×(1+R/25W))^(-3)≈0.4A。
答:略。
总结:本题考查了电功率公式和电功公式的应用,关键是知道并联电路中各用电器互不影响。