电功

水流可以做功，例如水流可以推动水轮机做功，电流也可以做功吗？给小电动机通电，电动机转起来，可以把砝码提起。这个实验表明：电流是可以做功的。电动机消耗电能的同时，砝码的机械能增加。所以，在电流通过电动机做功的过程中，电能转化为机械能。

电流不仅通过电动机时做功，通过电灯、电炉等用电器时都要做功。

电流将电能转换成其他形式能量的过程所做的功即为电功。

电流通过电炉时发热，电能转化为内能。电流通过电灯时，灯丝灼热发光，电能转化为内能(俗称热能)和光能。电流给蓄电池充电的过程是将电能转化为化学能。电功的实质是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，但能的总量不变。

国际计量单位

焦耳为1牛顿力的作用点在力的方向上移动1米距离所作的功，该单位可用于电功的测定。

非国际计量单位

焦耳这个单位很小，用起来不方便，生活中常用“度”（kwh)做电功的单位，就是平常说的用了几度电的“度”。“度”在技术中叫作千瓦时，符号是kW·h

1kW·h=3.6×10^6J

1kW·h=1度

不要小看一度电，一度电可以

电炉炼钢1.6kg，

采掘原煤105kg，

电车行驶0.85km，

灌溉农田330平方米，

洗衣机工作2.7小时，

电脑工作5小时，

所以我们要节约每一度电。

电功通常用电能表（俗称电度表）来测定，把电能表接在电路中，电能表的计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。

现如今有一种IC卡电能表，用户买来IC卡后插入电能表读取卡中的金额。一旦金额用完，电能表切断电路，这时需要到银行为IC卡储值，重新插入电能表。

通常实验室用伏安法测电能。

W=UQ

电能也是一种能量，而这种能量的实施者就是电荷，电荷量就是这种能量在一般的时间内所有参与作功从A点到B点的实行者，每个电荷从A点到B点做的功就是电功，两者相乘就是AB的电功，就是消耗的电能。

W=UIt

我们来看一下电功的含义，电功通俗的讲就是AB之间的一段时间A点到B点所消耗的电能（A点到B点可以是一个用电器，也可以是一部分电路）电压的实质是一个单位的电荷从A点到B点所做的功，电流提供的是在一个单位时间内AB之间的电荷量，时间也有了，那么AB之间的电荷量在一定时间内从A点到B点所做的功也就是消耗的电能就是

W=Pt

W电功P电功率t时间。

W=Pt

像功的计算方法一样就是功率乘以时间，在生活中可以理解为工作总量=工作效率×工作时间，同样道理电所做的功当就等于电做功的效率乘以时间。即

（注意：是纯电阻电路）

在相同时间内，电流通过不同用电器所做的功，一般并不相同。例如，在相同的时间内，电流通过电动机车的电动机所做的功，要显著地大于通过电扇的电动机所做的功。为了表示电流做功的快慢，物理学中引入了电功率的概念。

电流在单位时间内所做的功叫做电功率。电功率用P来表示，P=W/t，而W=U×I×t（即电压乘以电流乘以时间），所以P=UI。

上式表明，电功率等于电压与电流的乘积。

在上式中，电压U的单位要用伏特，电流I的单位要用安培，这样，电功率P的单位就是瓦特。

电功率的单位还有千瓦，符号是kW。

1kW=1000W 1W=1000mW

把公式P=W/t变形后可得W=Pt,由此可以定义“千瓦时”，电流在1h内所做的功，就是1kW·h。

1kW·h=1000W×3600s

=3.6×10^6J

串联电路与并联电路中的电功率

P（电功率）单位：kW 千瓦 / W 瓦特

U（电压）单位：V 伏特

I（电流）单位：A 安培

W（电功）单位：kW·h 千瓦时 / J 焦耳

R（电阻）单位：Ω 欧姆

t（时间）单位：s 秒 / h小时

串联电路

电流处处相等 I₁=I₂=I

总电压等于各用电器两端电压之和 U=U₁ U₂

总电阻等于各电阻之和 R=R₁ R₂

U₁：U₂=R₁：R₂

总电功等于各电功之和 W=W₁ W₂

W₁：W₂=R₁：R₂=U₁：U₂

总功率等于各功率之和 P=P₁ P₂

P₁：P₂=R₁：R₂=U₁：U₂

电压相同时电流与电阻成反比；电流相同时电压与电阻成正比

并联电路

总电流等于各处电流之和 I=I₁ I₂

各处电压相等 U₁=U₂=U

并联电路中，等效电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和 1/R=1/R₁ 1/R₂

总电阻等于各电阻之积除以各电阻之和 R=R₁×R₂÷（R₁ R₂）

总电功等于各电功之和 W=W₁ W₂

当电压不变时，电流与电阻成反比。

当电流不变时，电压与电阻成正比。

I₁：I₂=R₂：R₁

W₁：W₂=I₁：I₂=R₂：R₁

总功率等于各功率之和 P=P₁ P₂

P₁：P₂=R₂：R₁=l₁：l₂

额定功率

实验表明，用电器实际消耗的功率随着加在它两端的电压而改变，既然如此，我们就不能泛泛地说一个用电器的功率是多大，而要指明电压。用电器正常工作时的电压叫做额定电压，用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。

我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压，只有在额定电压下用电器才能正常工作，实际电压偏低，用电器消耗的功率低，不能正常工作。实际电压偏高，长期使用会影响用电器的寿命，还可能烧坏用电器。

大量试验结果证明：在通电时间相同的情况下，电压越大，电流越大，砝码被提升得越高，表示电流做的功越多。如果保持电压和电流不变，通电时间越长，砝码被提升得越高，电流做的功就越多。

研究表明：电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电流所做的功叫做电功，如果电压U的单位用伏特（V），电流I的单位用安培（A），时间t的单位用秒（S）。电功W的单位用焦耳（J），那么，计算电功的公式是：

W=Pt=UIt=UQ（Q为电荷。P是电功率）

这就是说，电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中流过的电流和通电时间的乘积。

在纯电阻电路（无电动机）中的公式：

（1）W=Q=IR×It=I²Rt（Q为电热,一般在串联电路中使用）

（2）W=Q=（U×U/R）t=（U²/R）t （一般在并联电路中使用）

几种常见物体的电功

①通过手电筒灯泡的电流，每秒钟所做的功大约是1J；

②通过普通电灯泡的电流，每秒钟做的功一般是几十焦；

③通过洗衣机中电动机的电流，每秒钟做的功是200J左右。

作为表示消耗电能快慢的物理量，一个用电器功率的大小等于它在1秒内所消耗的电能。如果在"t"这么长的时间内消耗的电能“W”，那么这个用电器的电功率就是P=W/t（定义式）电功率等于电压与电流的乘积（P=U·I）。每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压，用电器在额定电压下正常工作的功率叫做额定功率，用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率。

W—瓦，功率单位　电功率（简称功率）所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。两端电压为U、通过电流为I的任意二端元件（可推广到一般二端网络）的功率大小为P = UI功率的国际单位制单位为瓦特（W），常用的单位还有毫瓦（mW）、千瓦（kW），它们与W的换算关系是：1 W = 1000 mW；1kw=1000W 吸收或发出：一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件（供能元件）和吸收功率的器件（耗能元件）。习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件（如理想电容、电感元件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率P = 0。通常所说的功率P又叫做有功功率或平均功率。2100433B

充电功率通常指输电线路的充电功率，也称为无功功率。线路太长时，会有对地电容。由线路的对地电容电流所产生的无功功率，称为线路的充电功率。

电力线路空载或者轻载的时候电压会高于电源电压。因为导线间及对地存在电容，当线路带有电压时该电容会产生充电功率（容性），所以当电力线路空载或者轻载的时候电压会高于电源电压。线路的充电功率与电容电流的平方成正比。用并联电抗器可以解决，进行感性无功补偿，即吸收充电功率，部分或全部补偿线路的电容，继而可以降低电压。电抗器安装于末端效果最好。

对于重载线路，感性负荷较多时，充电功率会中和感性负荷，提高系统的功率因数，使输送容量增大。 2100433B