電能、電功和電功率是描述電路中能量、能量轉化和度量的三個重要概念,它們之間存在一定的聯系和區別。
聯系:
1. 電能是電場能與勢能之間的轉換量度,是電源中非靜電力做功的結果。電功是電能的宏觀表現,是電能在電路中流動所做的功的量化。電功率則表示單位時間內電場力或非靜電力所做的功。
2. 電源的電動勢是電源將其它形式的能轉化為電能的本領,而輸出電流則體現了這種轉化過程的強度。
區別:
1. 電能是狀態量,表示電源中非靜電力和電勢差做功的本領;電功和電功率是過程量,表示電能轉化為其他形式的能的過程強度或轉換強度。
2. 電功的計算公式為W=UIt,其中U表示電壓,t表示時間,I表示電流。而電功率的計算公式為P=W/t,其中P表示電功率,W表示電功。可以看出,電功率是衡量單位時間內電能轉換強度的物理量,而電功則是電功率作用在一定時間段所得到的物理量。
總的來說,電能是電路中各種能量轉換的度量,更偏向于電源特性的描述;電功和電功率則是電路中能量轉換過程或強度的具體表現,兩者互為關聯與電能相輔相成。
例題:
一臺電冰箱的銘牌上標有“220V 150W”字樣,求:
1. 電冰箱正常工作時的電流大小?
2. 電冰箱連續工作1小時消耗的電能是多少?
3. 如果電冰箱同時接入兩個用電器,它的實際功率為25W,此時通過電冰箱的電流是多大?
分析:
1. 根據電功率公式P=UI可求得電冰箱正常工作時的電流大小;
2. 根據電功公式W=Pt可求得電冰箱連續工作1小時消耗的電能;
3. 根據并聯電路的電壓特點和歐姆定律求出電冰箱的實際電壓,再根據P=UI求出通過電冰箱的實際電流。
解答:
(1)由P=UI可得,電冰箱正常工作時的電流:
I=P/U=150W/220V≈0.68A;
(2)由P=W/t可得,電冰箱連續工作1小時消耗的電能:
W=Pt=150W×1h=150J;
(3)由并聯電路的電壓特點和歐姆定律可得,電冰箱的實際電壓:
U實=U(1+R/P)=220V×(1+R/25W),
因串聯電路中各處的電流相等,所以,由P=UI可得,通過電冰箱的實際電流:
I實=P實/U實=25W/(220V×(1+R/25W)=25W×(220V×(1+R/25W))^(-3)≈0.4A。
答:略。
總結:本題考查了電功率公式和電功公式的應用,關鍵是知道并聯電路中各用電器互不影響。