電能、電功、電功率是電學中的三個重要概念,它們之間的關系是:
1. 電能(也被稱為能量):這是指電場力在電場中移動電荷時所做的功,通常用字母“W”表示。
2. 電功(也被稱為有功電能):這是指電流所做的功,即電能在轉化過程中產生的能量,通常用字母“P”或“W”表示。電功是電能和時間的乘積,即W = Pt。
3. 電功率(也被稱為輸出功率或耗散功率):這是指電流在單位時間內所做的功,即電能轉化為其他形式的能量的速率,通常用字母“P”或“KW”表示。電功率是電功與時間的比值,即P = W/t。
這三個概念之間的關系可以用以下公式表示:
W = Pt (電功 = 電功率 × 時間)
P = W/t (電功率 = 電功 / 時間)
這些概念在電路分析、電氣設備的工作原理和效率等方面都有重要的應用。
| 型號 | 額定電壓 | 額定功率 | 額定容量 | 加熱時間 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| HY-1205 | 220V | 1200W | 1.2L | 15min |
(1)電熱水壺正常工作時的電流;
(2)電熱水壺正常工作時的電阻;
(3)若電熱水壺在額定電壓下正常工作,燒開一壺水需要的時間;
(4)若電熱水壺在額定電壓下正常工作,燒開一壺水需要的時間為15min,則此時電熱水壺的電功率是多少?
【分析】
(1)根據電熱水壺的銘牌信息,可求得額定電流;
(2)根據歐姆定律可求得電阻;
(3)根據電功率公式可求得燒開一壺水需要的時間;
(4)根據電功率公式可求得此時電熱水壺的電功率。
【解答】
(1)由題意可知,電熱水壺的額定電壓為$220V$,額定功率為$1200W$,則由$I = \frac{P}{U}$可得,電熱水壺正常工作時的電流為:$I = \frac{P}{U} = \frac{1200W}{220V} \approx 5.45A$;
(2)由$R = \frac{U^{2}}{P}$可得,電熱水壺正常工作時的電阻為:$R = \frac{U^{2}}{P} = \frac{(220V)^{2}}{1200W} \approx 40.33\Omega$;
(3)由題意可知,電熱水壺的額定容量為$1.2L$,則燒開一壺水需要的熱量為:$Q = cm(t - t_{0}) = 4.2 \times 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C) \times 1kg \times (100^{\circ}C - 10^{\circ}C) = 3.78 \times 10^{5}J$,由$P = \frac{W}{t}$可得,燒開一壺水需要的時間為:$t = \frac{W}{P} = \frac{Q}{P} = \frac{3.78 \times 10^{5}J}{1200W} = 315s$;
(4)若電熱水壺在額定電壓下正常工作,燒開一壺水需要的時間為$15min$,則此時電熱水壺的實際功率為:$P_{實} = \frac{W}{t_{實}} = \frac{Pt_{實}}{t_{實}} = \frac{P \times 15min}{t_{實}} = \frac{1200W \times 15min}{60s/min} = 360W$。
答:(1)電熱水壺正常工作時的電流約為$5.45A$;
(2)電熱水壺正常工作時的電阻約為$40.33\Omega$;
(3)若電熱水壺在額定電壓下正常工作,燒開一壺水需要的時間為$315s$;
(4)此時電熱水壺的電功率是$360W$。