电能与电功设计思路

电流做功的实质是电能转化为其他形式的能，在讲授这一内容时可用归纳演绎的教学方法。在探究电流做功的多少过程中不能直接定量地测量，只有通过电流的热效应间接定性地比较电功的多少，要说明什么现象能说明产生热量多。在探究电流的热效应时，探究过程选择其中几个环节而不是整个过程，降低了学习的难度，使学生在探究过程中体会科学思想、科学方法和科学精神，培养学生的科学探究能力。焦耳定律的表达式可由前面研究热效应后提出。结合生活和生产，讲解利用和防止电热，提高学生的兴趣，激发学生热爱生活的热情。

电能、电功的概念，电功的单位，电能表。从“能量”的角度研究电学，让学生知道电具有能量----电能，在利用电能的过程中存在能量转化，从实例中归纳出电功的概念，然后让学生了解电功的单位，认识电功的测量仪器---电能表。

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。