电能电功人教版九年级物理 知识精细梳理与培优拓展提升

电能 电功 【学习目标】 1.认识电能及电能的单位； 2.知道电能表的作用与读数； 3.了解电能的转化过程； 4.认识电能与生活的关系，建立节电意识； 5.理解电流做功的概念； 6.会利用电能表进行相关计算。 【知识导图】 【基础知识】 知识点一、电能 电能广泛应用于工业、农业、交通、国防建设、学科研究及日常生活中，在现代社会中起着至关重要的作用，是其他能量无法比拟的。 1.电能的来源：其他形式的能转化为电能 干电池：化学能→电能 蓄电池：化学能→电能 光伏发电：太阳能→电能 火力发电：化学能→电能 水力发电：机械能→电能 风力发电：机械能→电能 地热发电：地热能→电能 核能发电：核能→电能 可见，我们使用的电能是由其他形式的能转化而来的。发电机和电池就是实现这种转化的装置。 2.电能的利用 电熨斗：电能→内能 电烤箱：电能→内能 白炽灯：电能→内能→光能 节能灯：电能→光能 电视机：电能→光能和声能 电风扇：电能→机械能和内能 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 注意：（1）电压表、电流表知识测量仪器，不属于用电器；（2）蓄电池、充电宝充电时是用电器，放电时是电源。 总结归纳：电能的产生与利用中主要的能量转化 3.电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。 【典例1】如图的几种用电器工作时，以电能转化成内能为应用目的（ ）。 A．电视机  B．电动自行车 C．抽油烟机    D．电烤箱 知识点二、电能的计量 1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表） （1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。 （2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。 （3）电能表上所标参数的物理意义 参数 物理意义 220V 表示该电能表应该在220V的电路中使用 10（20）A 表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A kW·h 表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J 50Hz 表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用 1500r/（kW·h） 表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转 特别提醒： 1.电能表的表盘上最后一个框内的数字为小数位数字。如，应读作3209.2kW·h。 2.标定电流和额定最大电流的区别。如“10（20）A”，括号外的10A是标定电流，它越小，电能表就越灵敏，精确度越高；括号内的20A是额定最大电流，是电能表长期稳定工作允许通过的最大电流。 2.其他电能表 （1）IC卡电能表：也称为IC卡预付费电能表、智能电表。IC卡电能表先买后用，不需要麻烦的人工抄表，解决了收费难的问题。 IC卡电能表 电子式电能表 （2）电子式电能表：如图所示电子式电能表，没有转动的铝盘，相较于带铝盘的机械式电能表，具有相应快、精度高、功耗低、重量轻、可远程抄表和网上缴费等优点，现正逐步代替机械式电能表。 教材深挖：电子式电能表的参数 电子式电能表盘上的参数，如“220V”、“10（40）A”、“50Hz”等，物理意义和机械式电能表上的相关参数的物理意义相同。电子式电能表独有的“1600imp/（kW·h）”表示接在这个电表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次。 3.用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。 4.节约用电 电能是人们生活中的主要资源，随着社会需求越来越大，能源供应日益紧张，所以每个人都用具有节约电能的意识，即有利于减少其他能源的消耗，减少污染，又可减轻电网的负荷压力，保障电网安全，提高电力资源的利用效率。 （1）1kW·h电的作用 使家用节能灯照明约100h 让手机充电约100次 使电动自行车行驶约60km 看电视约10h 可使壁挂式空调器运行约1h 烧开约8kg的水 （2）节约用电的措施：1）随手关灯；2）用电器关机后应拔下电源插头；3）尽量使用耗电少的节能灯具；4）夏季将空调的设定温度适当调高，冬季将空调的设定温度适当调低等。 【典例2】如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（　　）。 A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A； B．小英家上个月消耗的电能为1011kW•h； C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J； D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 知识点三、电功 1.电功 （1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。 （2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。 2.影响电功多少的因素 大量的实验表面，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。 3.电功的计算 （1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。 特别提醒： 应用W=UIt计算电功时，应注意以下两点： （1）W、U、I、t应该是同一用电器或同一段电路在t时间内对应的四个物理量。例如，电流通过某个用电器所做的功，等于该用电器两端电压、通过该用电器的电流和相应通电时间的乘积。 （2）W、U、I、t四个物理量的单位分别是焦（J）、伏（V）、安（A）和秒（s），若将其他单位不经变换就代入公式则会出现错误。如某灯两端电压为6V，通过该等的电流为0.2A，通电时间1h电流做的功：W=UIt=6V×0.2A×3600s=4320J；若时间单位不经变换就代入公式进行计算，则得W=6V×0.2A×1h=1.2J，结果时错误的。 辨析比较电功与机械功的异同 比较项目 电功 机械功 不同点 影响因素 电路两端电压U，电路中电流I，通电时间t 作用在物体上的力F，物体在力F方向上的距离s 计算公式 W=UIt W=Fs 相同点 （1）做功的过程都是不同形式能的相互转化过程；（2）单位相同。 （2）两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。 拓展培优：什么是纯电阻电路 纯电阻电路是指消耗的电能全部转化为内能的电路，如仅含有白炽灯、电阻的电路；但含有电动机、电铃的电路中，电能除了转化为内能外，还转化成了其他形式的能，因此含有电动机、电铃的电路不是纯电阻电路。 拓展培优：电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路 并联电路 分析 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2 推论一 无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+… 2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二 串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比 推导分析： 推论三 并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比 推导分析： 【典例3】一根粗细均匀的镍铬合金丝，将其接入电压为6V的电源上，通过的电流为0.3A。求： （1）这根镍铬合金丝的电阻； （2）通电1min消耗的电能； （3）若将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上，电路中的总电流为多大？ 【方法帮】 题型一：电能的转化 （1）电流通过电热器时主要将电能转化为内能，这类电气设备大多是通过发热来工作的； （2）电流通过电动机时主要将电能转化为机械能，只有少部分电能转化为内能，这类电气设备大多是对外做功的。 【典例】关于电流做功过程中的能量转化，下列说法中正确的是（　　）。 A．电风扇主要把电能转化为机械能； B．电炉主要把电能转化为机械能； C．给蓄电池充电的过程中，化学能转化为电能； D．在电流通过电动起重机的过程中，主要是机械能转化为电能 题型二：电能表 因为电能表的参数Nr（kW·h）表示转盘转N转电流消耗1kW·h的电能，故电能表参数Nr（kW·h）与电能表转盘转过的圈数n、电路消耗的电能W的关系为：。 【典例】如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该电能表的标定电流是______A，表盘上显示已用电______kW•h。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min，电能表指示灯闪烁了32次，该用电器在上述时间内消耗的电能为______kW•h。 题型三：电功的计算 【角度1】电功的比较 电流做功的计算公式是W=UIt，但根据情况灵活选用电功的两个推导公式有时会更为简便。 推导公式：，无电流计算（或比较）电功； 推导公式：，无电压计算（或比较）电功。 【典例】甲、乙、丙三个导体串联在电路中，它们材料相同、均为圆柱体，规格如表所示，通电1min，电流通过甲、乙、丙做的功分别为，则（　　）。 导体 长度/cm 横截面积/cm2 甲 5 1 乙 10 1 丙 5 2 A． B． C． D． 【角度2】公式法计算电功 当电学计算题中涉及的物理量较多时，可将已知物理量的符号和数据标在电路中，对号入座方便分析求解。 【典例】如图所示，电阻R1和R2串联在电路中，已知R1＝20Ω，R2＝30Ω，闭合开关S时电压表示数为4V，求： （1）通过R1的电流； （2）通电1min，电流通过R2所做的功。 【角度3】电能综合 计算电功时要注意单位统一，当电压、电流、时间分别是国际单位制单位时，计算得出的电功单位就是J，所以如果单位不是国际单位制单位时，要换算成国际单位制的单位再进行计算。 【典例】如图所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60Ω，只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6A。求： （1）电源的电压； （2）电阻R1的阻值； （3）开关S0、S1均闭合后，通电10s电路消耗的总电能． 【中考帮】 考点一：电能表及其相关计算 【典例】（2022·青海） 一种家用电能表上的参数如图所示，下列说法错误的是（　　）。 A. 该电能表应该在220V的电路中使用； B. 该电能表的额定最大电流为20A； C. 电能表是计量用电器消耗电能的仪表； D. 该电能表此时的读数是31.6J 该题要求同学们能从能量的角度来认识电，知道人们利用电能的