正确理解电流做功

在力学中,物体做功必须具备两个必要因素:(1)作用在物体上的力;(2)物体在力的方向上移动一段距离.

电功与机械功具有相似的意义,但电功比较抽象,没有机械功那么直观.我们可从能量转化的角度去理解电功的意义,电流通过用电器或一段电路时,要消耗电能,将电能转化为其他形式的能,我们就说电流通过用电器或在该电路上做了功.而在电学中,电流通过用电器使其发热、发光、发声等现象都是电流做功的表现.电流所做的功叫做电功.虽然电流看不见,摸不着,但电流通过导体时,有许多效应,每种效应都有对应的能量转化发生,即电流做功时,要消耗电能,将电能转化为其他形式的能.电流做功的实质是电能与其他形式的能的转化.正确理解电流做功,应从以下几方面来认识.

一、从概念上讲

电功指电流通过导体或用电器时所做的功,用“W”表示.

水流可以推动水轮机转动做功,电流通过电动机可以使电动机转动起来而做功.在***1实验中,当开关闭合后,电流通过小电动机,电动机转动,钩码被提升.在这个过程中,通电的电动机对钩码做了功,钩码增加的动能和势能是由电能转化来的. 从这个实验中可以看出电流能够做功.

二、从物理意义上讲

电功既是表示电流通过导体或用电器时做功多少的物理量,也是表示电流通过导体或用电器时消耗电能多少的物理量.可以用电能表(或称电度表)进行直接测量电功.常见的电能表如***2甲,另外还有电子式的电能表.

如本月消耗电能数如***2乙所示:561.6 kW・h 478.2 kW・h = 83.4 kW・h,即月末的示数减去月初的示数.

三、从实质上讲

电流做功的过程就是电能转化成其他形式能的过程,并且电流做了多少功,就要消耗多少电能,就有多少电能转化成其他形式的能.例如:

电流通过小电动机做功过程中是电能转化为机械能;

电流通过电炉时发热是电能转化为内能;

电流通过电灯发热发亮是电能转化为内能和光能;

电流通过电扇,扇叶转动是电能转化为机械能和内能;

电流通过电车的电动机做功过程是电能转化为机械能;

电流给蓄电池充电,电能转化为化学能.

四、从数值上讲

电流在一段电路上所做的功W跟这段电路两端的电压U、通过电路中的电流I以及通电时间t成正比,即W=UIt;为什么是这样,请看下边的探究过程:

1.利用两灯串联时电流和通电时间相同、电压不同而灯的亮度不同来探究“电功与电压”的关系;电灯越亮,说明消耗的电能越多.因为有更多的电能转化为内能和光能.而根据实际实验我们会发现,越亮的电灯两端的电压是越高的.从而得到结论:电流和通电时间相同时,电功与电压成正比.

2.再利用两灯并联时电压和通电时间相同,电流不同而灯的亮度不同来探究“电功与电流”的关系:电灯越亮,说明消耗的电能越多.因为有更多的电能转化为内能和光能.而根据实际实验我们会发现:越亮的电灯通过的电流是越大的.从而得到结论:电压和通电时间相同时,电功与电流成正比.

3.当电压和电流都相同时,通电时间越长,消耗的电能越多,故而和时间成正比.所以电流做功的计算公式就是 W=UIt.

五、从电功单位上讲

电功的基本单位是焦耳,符号J.电功中焦耳这个单位很小,用起来不方便,实际应用中常用“度”做电功的单位,就是平常说的用了几度电的“度”.“度”在物理学中叫做“千瓦时”,符号是“kW・h”.1度=3.6×106J,1kW・h=3.6×106J.

在生活中,通过手电筒的电流,每秒钟做的功大约是1焦耳;家用空调器工作时电流每秒钟做功几千焦耳;通过普通电灯泡的电流,每秒钟做的功一般是几十焦耳;通过洗衣机中电动机的电流每秒钟做功是300焦耳左右.

在工农业生产中,1度电有多大的作用呢?***6中表示了1度电的作用.

另外,25W的灯泡能连续点亮40h;家用冰箱能运行一天;普通电风扇能连续运行15h;1匹空调能开1.5h;能将8kg的水烧开;电视机能开10h;电热淋浴器可供一人洗一次澡.

现代的生活离不开电能,电能的利用在工农业生产中非常重要.我们在用电的同时,要注意节约能源,“节电意识”应该从点滴做起,珍惜每一度电,节约每一度电.

正确理解电流做功

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