15.1 电能与电功 学习目标 1. 了解电能的各种来源及应用，能从能量转化的角度认识电能。 2. 知道电能的单位，认识电能表，会认读电能表，会通过电能表计算家庭电费。 3. 能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的。 4. 理解电功的概念、单位及其公式，会用公式进行简单计算。 任务一 电能与电功 电在我们的生活中是非常重要的，那么我们是怎样获得电能的呢？请通过回答下列问题来认识电能与电功。 问题1：电能可以通过哪些方式获得呢？这些方式获得的电能都来源于哪里呢？ 答：火力发电、风力发电、水力发电、各种电池；由其他形式的能转化而来。 问题2：电饭煲把食物加热的过程中，消耗了 电能 ，转化成了 内能 ， 电流 做了功。 问题3：电风扇通电转动的过程中，消耗了 电能 ，转化成了 机械能 ， 电流 做了功。 1. 电能 电能的利用，都是通过电能转化为其他形式的能量来实现的。如用电取暖时，电能转化为内能。 2. 电功 (1)物理学中，当电能转化为其他形式的能量时，我们就说电流做了功，即电功。电功用字母W表示。 (2)实质：电流做功的过程就是能量转化的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即消耗了多少电能。 (3)电功的单位与机械功的单位一样，也是焦耳(J)。生活中常用千瓦·时(俗称“度”)作为电能的单位，符号是kW·h。 (4)单位换算：1度＝1 kW·h＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J。 【应用1】(2025·广州期末) 如图甲是某型号可充电台灯风扇，图乙是台灯风扇充电和工作时的主要能量流向图。下列说法正确的是( B ) A. 电池在充电时相当于电源 B. 图乙中a、b均为电能 C. 图乙中d为机械能 D. 风扇单独工作时，将消耗的电能全部转化为机械能 特别提醒：注意电池充电时在电路中相当于用电器，电能转化为化学能；电池供电时化学能转化为电能。 任务二 探究电功与哪些因素有关 活动1：猜想与假设 电功的大小与电路两端的电压、电路中的电流、通电时间有关。 活动2：实验步骤 安装如图所示的电路： (1)将滑动变阻器的滑片置于一适当位置，闭合开关，电动机转动，把重物提起。观察在短时间内重物上升的高度，并分别记下电压表和电流表的示数。 (2)改变滑动变阻器滑片的位置，在相同的时间内观察重物上升的高度，并记录电压表和电流表的示数。 (3)保持滑动变阻器滑片的位置不变，观察在另一时间内重物上升的高度，并记录。 活动3：实验结论 电流做功的多少与 电压 、 电流 、 通电时间 有关。 1. 影响电流做功多少的因素 大量实验现象表明，电流做功的多少与电流的大小、电压的高低以及通电时间的长短都有关系。电流越大，电压越高，通电时间越长，电流做的功就越多。 2. 电功的计算 (1)W＝UIt。其中U表示电路两端的电压，I表示电路中的电流，t表示通电时间。 (2)单位：W、U、I、t的单位必须是 J、V、A、s,1 J＝1 V·A·s。 (3)推导式：由欧姆定律的计算式I＝及变形式U＝IR，分别带入电功的计算公式W＝UIt，可推导出W＝I2Rt(串联型电路)、W＝t(并联型电路)，这两个推导式适用于纯电阻电路。 【应用2】如图所示，电阻R1与R2串联接在电路中，电源电压恒为10 V，R1＝10 Ω。闭合开关S后，R1两端的电压为4 V。求： (1)通过R1的电流； (2)电阻R2的阻值； (3)通电10 min，整个电路消耗的电能。 解：根据题意，R1与R2串联接在电路中。 (1)通过R1的电流 I1＝＝＝0.4 A。 (2)因串联电路中电流处处相等，故电路中的电流 I＝I1＝I2＝0.4 A， 因串联电路中总电压等于各部分电压之和，故R2两端的电压 U2＝U－U1＝10 V－4 V＝6 V， 电阻R2的阻值 R2＝＝＝15 Ω 。 (3)通电10 min，整个电路消耗的电能 W＝UIt＝10 V×0.4 A×10×60 s＝2 400 J。 特别提醒：本题考查了串联电路电流、电压 ... ...
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