電功

水流可以做功，例如水流可以推動水輪機做功，電流也可以做功嗎？給小電動機通電，電動機轉(zhuǎn)起來，可以把砝碼提起。這個實驗表明：電流是可以做功的。電動機消耗電能的同時，砝碼的機械能增加。所以，在電流通過電動機做功的過程中，電能轉(zhuǎn)化為機械能。

電流不僅通過電動機時做功，通過電燈、電爐等用電器時都要做功。

電流將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的過程所做的功即為電功。

電流通過電爐時發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。電流通過電燈時，燈絲灼熱發(fā)光，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(俗稱熱能)和光能。電流給蓄電池充電的過程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電功的實質(zhì)是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程。電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，但能的總量不變。

國際計量單位

焦耳為1牛頓力的作用點在力的方向上移動1米距離所作的功，該單位可用于電功的測定。

非國際計量單位

焦耳這個單位很小，用起來不方便，生活中常用“度”（kwh)做電功的單位，就是平常說的用了幾度電的“度”。“度”在技術(shù)中叫作千瓦時，符號是kW·h

1kW·h=3.6×10^6J

1kW·h=1度

不要小看一度電，一度電可以

電爐煉鋼1.6kg，

采掘原煤105kg，

電車行駛0.85km，

灌溉農(nóng)田330平方米，

洗衣機工作2.7小時，

電腦工作5小時，

所以我們要節(jié)約每一度電。

電功通常用電能表（俗稱電度表）來測定，把電能表接在電路中，電能表的計數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時間內(nèi)用電的度數(shù)。

現(xiàn)如今有一種IC卡電能表，用戶買來IC卡后插入電能表讀取卡中的金額。一旦金額用完，電能表切斷電路，這時需要到銀行為IC卡儲值，重新插入電能表。

通常實驗室用伏安法測電能。

W=UQ

電能也是一種能量，而這種能量的實施者就是電荷，電荷量就是這種能量在一般的時間內(nèi)所有參與作功從A點到B點的實行者，每個電荷從A點到B點做的功就是電功，兩者相乘就是AB的電功，就是消耗的電能。

W=UIt

我們來看一下電功的含義，電功通俗的講就是AB之間的一段時間A點到B點所消耗的電能（A點到B點可以是一個用電器，也可以是一部分電路）電壓的實質(zhì)是一個單位的電荷從A點到B點所做的功，電流提供的是在一個單位時間內(nèi)AB之間的電荷量，時間也有了，那么AB之間的電荷量在一定時間內(nèi)從A點到B點所做的功也就是消耗的電能就是

W=Pt

W電功P電功率t時間。

W=Pt

像功的計算方法一樣就是功率乘以時間，在生活中可以理解為工作總量=工作效率×工作時間，同樣道理電所做的功當(dāng)就等于電做功的效率乘以時間。即

（注意：是純電阻電路）

在相同時間內(nèi)，電流通過不同用電器所做的功，一般并不相同。例如，在相同的時間內(nèi)，電流通過電動機車的電動機所做的功，要顯著地大于通過電扇的電動機所做的功。為了表示電流做功的快慢，物理學(xué)中引入了電功率的概念。

電流在單位時間內(nèi)所做的功叫做電功率。電功率用P來表示，P=W/t，而W=U×I×t（即電壓乘以電流乘以時間），所以P=UI。

上式表明，電功率等于電壓與電流的乘積。

在上式中，電壓U的單位要用伏特，電流I的單位要用安培，這樣，電功率P的單位就是瓦特。

電功率的單位還有千瓦，符號是kW。

1kW=1000W 1W=1000mW

把公式P=W/t變形后可得W=Pt,由此可以定義“千瓦時”，電流在1h內(nèi)所做的功，就是1kW·h。

1kW·h=1000W×3600s

=3.6×10^6J

串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中的電功率

P（電功率）單位：kW 千瓦 / W 瓦特

U（電壓）單位：V 伏特

I（電流）單位：A 安培

W（電功）單位：kW·h 千瓦時 / J 焦耳

R（電阻）單位：Ω 歐姆

t（時間）單位：s 秒 / h小時

串聯(lián)電路

電流處處相等 I?=I?=I

總電壓等于各用電器兩端電壓之和 U=U? U?

總電阻等于各電阻之和 R=R? R?

U?：U?=R?：R?

總電功等于各電功之和 W=W? W?

W?：W?=R?：R?=U?：U?

總功率等于各功率之和 P=P? P?

P?：P?=R?：R?=U?：U?

電壓相同時電流與電阻成反比；電流相同時電壓與電阻成正比

并聯(lián)電路

總電流等于各處電流之和 I=I? I?

各處電壓相等 U?=U?=U

并聯(lián)電路中，等效電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和 1/R=1/R? 1/R?

總電阻等于各電阻之積除以各電阻之和 R=R?×R?÷（R? R?）

總電功等于各電功之和 W=W? W?

當(dāng)電壓不變時，電流與電阻成反比。

當(dāng)電流不變時，電壓與電阻成正比。

I?：I?=R?：R?

W?：W?=I?：I?=R?：R?

總功率等于各功率之和 P=P? P?

P?：P?=R?：R?=l?：l?

額定功率

實驗表明，用電器實際消耗的功率隨著加在它兩端的電壓而改變，既然如此，我們就不能泛泛地說一個用電器的功率是多大，而要指明電壓。用電器正常工作時的電壓叫做額定電壓，用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率。

我們使用各種用電器一定要注意它的額定電壓，只有在額定電壓下用電器才能正常工作，實際電壓偏低，用電器消耗的功率低，不能正常工作。實際電壓偏高，長期使用會影響用電器的壽命，還可能燒壞用電器。

大量試驗結(jié)果證明：在通電時間相同的情況下，電壓越大，電流越大，砝碼被提升得越高，表示電流做的功越多。如果保持電壓和電流不變，通電時間越長，砝碼被提升得越高，電流做的功就越多。

研究表明：電流所做的功跟電壓、電流和通電時間成正比。電流所做的功叫做電功，如果電壓U的單位用伏特（V），電流I的單位用安培（A），時間t的單位用秒（S）。電功W的單位用焦耳（J），那么，計算電功的公式是：

W=Pt=UIt=UQ（Q為電荷。P是電功率）

這就是說，電流在某段電路上所做的功，等于這段電路兩端的電壓、電路中流過的電流和通電時間的乘積。

在純電阻電路（無電動機）中的公式：

（1）W=Q=IR×It=I²Rt（Q為電熱,一般在串聯(lián)電路中使用）

（2）W=Q=（U×U/R）t=（U²/R）t （一般在并聯(lián)電路中使用）

幾種常見物體的電功

①通過手電筒燈泡的電流，每秒鐘所做的功大約是1J；

②通過普通電燈泡的電流，每秒鐘做的功一般是幾十焦；

③通過洗衣機中電動機的電流，每秒鐘做的功是200J左右。

作為表示消耗電能快慢的物理量，一個用電器功率的大小等于它在1秒內(nèi)所消耗的電能。如果在"t"這么長的時間內(nèi)消耗的電能“W”，那么這個用電器的電功率就是P=W/t（定義式）電功率等于電壓與電流的乘積（P=U·I）。每個用電器都有一個正常工作的電壓值叫額定電壓，用電器在額定電壓下正常工作的功率叫做額定功率，用電器在實際電壓下工作的功率叫做實際功率。

W—瓦，功率單位　電功率（簡稱功率）所表示的物理意義是電路元件或設(shè)備在單位時間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能。兩端電壓為U、通過電流為I的任意二端元件（可推廣到一般二端網(wǎng)絡(luò)）的功率大小為P = UI功率的國際單位制單位為瓦特（W），常用的單位還有毫瓦（mW）、千瓦（kW），它們與W的換算關(guān)系是：1 W = 1000 mW；1kw=1000W 吸收或發(fā)出：一個電路最終的目的是電源將一定的電功率傳送給負(fù)載，負(fù)載將電能轉(zhuǎn)換成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發(fā)出功率的器件（供能元件）和吸收功率的器件（耗能元件）。習(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫成負(fù)數(shù)，而儲能元件（如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率P = 0。通常所說的功率P又叫做有功功率或平均功率。2100433B

充電功率通常指輸電線路的充電功率，也稱為無功功率。線路太長時，會有對地電容。由線路的對地電容電流所產(chǎn)生的無功功率，稱為線路的充電功率。

電力線路空載或者輕載的時候電壓會高于電源電壓。因為導(dǎo)線間及對地存在電容，當(dāng)線路帶有電壓時該電容會產(chǎn)生充電功率（容性），所以當(dāng)電力線路空載或者輕載的時候電壓會高于電源電壓。線路的充電功率與電容電流的平方成正比。用并聯(lián)電抗器可以解決，進(jìn)行感性無功補償，即吸收充電功率，部分或全部補償線路的電容，繼而可以降低電壓。電抗器安裝于末端效果最好。

對于重載線路，感性負(fù)荷較多時，充電功率會中和感性負(fù)荷，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，使輸送容量增大。 2100433B