一、电功
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?如图 9—1 所示,给小电动机通电,电动机转动起来,可以把砝码提起.这个实验表明电流是可以做功的.这时,一方面电动机消耗电能,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.
■图 9—1 电流做功把砝码提起来
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(图9—2).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,电能转化为内能和光能.
■图 9—2 电流做功的实例电流做功,电流做功,
电炉发热,电灯发光. 电流做功,电流做功, 电扇转动,电车开动.
电流做功的过程,实际就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量.
电流做功的多少跟什么因素有关系呢?
实验 在图 9—1 所示的实验中,砝码被提起得越高,表示电流做的功越多.保持相同的通电时间,用变阻器改变电压和电流,先后做两次实验.两次实验中分别用电压表和电流表测出电压和电流,并比较砝码被提升的高度.
从大量实验结果知道: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,电流 I 的单位用安培,时间 t 的单位用秒,电功 W 的单位用我们在前面学过的焦耳,那么,计算电功的公式是:
W=UIt.
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、电路中的电流和通电时间的乘积.
通过手电筒灯泡的电流,每秒钟做的功大约是 1 焦.通过普通电灯泡的电流,每秒钟做的功一般是几十焦.通过洗衣机中电动机的电流,每秒钟做的功是 200 焦左右.
焦耳这个单位很小,用起来不方便,生活中常用“度”作电功的单位, 就是平常说的用了几度电的“度”.
1 度=3.6×106 焦.
电能表 电功通常用电能表(俗称电度表,图 9—3)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.例如,家中电能表在月初的读数是 3246.8 度,月底的读数是3265.4 度.这个月家里用电就是 18.6 度.
■图 9—3 电能表
我们不能小看 1 度电的作用,图 9—4 大致表示出了 1 度电在国民经济
中的作用.看了这个图,你会对节约用电有进一步的认识.我国 1993 年的发电量是 8200 亿度,按 11.8 亿人口计,平均每人每年 695 度.我国电力还不充裕,节约用电不仅是节省个人开支,更是支援国家建设.
■图 9—4 1 度电的作用
调查 调查一下自己的家庭、学校或附近熟悉的单位有没有浪费电的情况.如果有,商讨出节电的办法来.
练 习
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什么叫做电功?电功的单位是什么?测量电功的仪表是什么?
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写出计算电功的公式,并指出公式中各物理量所用的单位.
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在电路中有一用电器,两端电压是 6 伏,通过它的电流是 200 毫安,
5 分钟内电流所做的功是多少?
- 有一只灯泡接在电压是 220 伏的家庭电路中,点亮 10 小时用了 1
度电,这只灯泡工作时的电流是多大?