电功率和焦耳定律(电功率和焦耳怎样换算)

小话初中物理——第十二章 电功率与焦耳定律

第十二章 电功率与焦耳定律

火车这个词，现在正在逐渐被高铁替代。以前人们说，坐火车到哪哪哪儿去，现在变成了坐高铁去哪哪哪儿。以前的火车确实是有火的。从最开始烧煤的蒸汽机车，到后来烧油的内燃机车，都是把化学能转化为机械能。后来开始有了电力机车。那时候还不是高铁的时代，但是电力机车已经是快速舒适的代名词了。然后，从普通的动车，到现在的高铁，都是在利用电能转化为机械能了。在列车从静止到高速运行的过程中，显然是电流在做功。不只是飞驰的列车，我们打开电视欣赏节目的时候，我们刷着手机傻笑的时候，还有电烤箱为我们烤出一盘肉串的时候，电能都在不断转化为其他形式的能。所有这些电能转化为其他形式的能的过程，就是电流做功的过程。有多少电能发生了转化，就说电流做了多少功。我们以前说过机械效率，电能做功也有效率的问题。记住，我们这里说的电流做功，是电流所做的总功。其中有一部分是我们想要的，也有一部分其实是不得不浪费的。这一点物理书上好像没有明确的提出来，但是我们最好知道。比如说，手机发热时候产生的热量显然就是我们本来不需要的。

电流做的功怎么计算呢？有很多前辈已经给我们找到了答案。电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压与电路中的电流强度以及通电时间的乘积，简单地说就是，一段电路上电流所做的功，或者说某个用电器上电流所做的功，等于它两端的电压乘以通过它的电流强度再乘以通电的时间。电流做的功是功，机械功也是功，本质上，它们都是功，所以它们的单位都是焦耳。在电流这里，我们刚才说了电功的计算公式，按照公式里面三个物理量电压、电流强度和时间的单位，电功的单位是伏特·安培·秒，是的，1焦耳就等于1伏特·安培·秒。

电流做功也是有快有慢的。在同样的时间里，一列高铁消耗的电能显然比一部手机消耗的电能要多很多。我们之前学过，单位时间内做的功就是功率，那么同样的，电功率就是电流在单位时间内所做的功。如果写成公式，那就是电功率等于电功除以电流做功的时间，也就是通电时间。我们前面说了，电功等于电压乘以电流强度再乘以通电时间，那么电功率就等于电压乘以电流强度了。功率的单位是瓦，电功率的单位自然也是瓦。对于大多数用电器来说，瓦这个单位太小了。所以我们更常见的电功率单位是千瓦。

电器上一般都标注了这样两个数，额定电压和额定功率。对于一台电器来说，有一个电压数值是最适合它的。当用电器两端的电压是这个数值的时候，它才能正常的工作。如果外加的电压比这个数值低，那么它就不能很好的完成任务，如果外加的电压比这个数值高，它甚至会出危险。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工作时的电功率叫做额定功率。

当我们知道了一台电器的额定功率，我们就能知道它在正常工作一段时间后所消耗的电能，也就是知道电流在这里做了多少功。生活中那些电器的额定功率一般都是多少多少千瓦，我们衡量它们工作的时间一般是多少小时，那么消耗的电能的单位就是千瓦·小时，简称千瓦时，这个就是我们平时所说的“度”。当我们说用了几度电的时候，其实就是在说电流做了几千瓦时的功。

我们之前在介绍电流的时候说过，电流有热效应。这个热效应怎么计算呢？物理学家焦耳给出了正确答案。焦耳老师告诉我们，电流流过导体产生的热量，跟电流强度的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这就是焦耳定律。我们前面还学过欧姆定律，对吧？在初中物理的电学这一块，欧姆定律、焦耳定律以及串并联的规律是最核心的内容。把这些学好了，电这一块儿的知识基本就掌握了。

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