视频字幕
同学们好!今天我们来学习电功率和焦耳定律。电功率就像是电流干活的速度,焦耳定律告诉我们电流是如何产生热量的。比如这个灯泡,它的功率是100瓦,通电后不仅发光,还会发热。
电功率表示电流做功的快慢。就像两个同学搬砖,一个每分钟搬10块,另一个每分钟搬5块,显然第一个同学干活更快。电功率的公式是P等于W除以t,也就是功除以时间。还有一个常用公式P等于U乘以I,也就是电压乘以电流。
焦耳定律描述电流的热效应。就像摩擦双手会发热一样,电流通过导体时也会产生热量。焦耳定律的公式是Q等于I的平方乘以R乘以t。注意电流是平方关系,电流越大,发热量增加得非常快。电阻越大,时间越长,产生的热量也越多。
电功率和焦耳定律在生活中有很多应用。电暖器利用电阻丝通电发热来取暖,电饭锅的加热盘产生热量来煮饭,保险丝在电流过大时会因发热而熔断保护电路,白炽灯的钨丝发热到白炽状态而发光。这些都是电流热效应的实际应用。
今天我们学习电功率。电功率是描述电路消耗电能快慢的物理量,定义为单位时间内消耗的电能,单位是瓦特。电功率的基本公式是P等于W除以t,还有其他形式如P等于UI。
焦耳定律描述了电流通过导体产生热量的规律。热量Q等于电流的平方乘以电阻再乘以时间。这个定律适用于纯电阻电路,比如电热丝、白炽灯泡等电器。
让我们看看生活中的例子。电热水壶功率1000瓦,功率大所以加热快。节能灯泡只有15瓦,功率小很省电。电热毯60瓦,功率适中既安全又舒适。电吹风1800瓦,功率很大能快速干燥头发。
对于纯电阻电路,电功完全转化为内能,所以电功等于电热。因此功率P等于Q除以t,可以推导出P等于I平方R,也等于UI和U平方除以R。这些公式在纯电阻电路中是等价的。
现在我们来做一道练习题。一个电热水壶标有220伏1000瓦,接入220伏家庭电路。第一问求正常工作时的电流,用公式I等于P除以U,得到4.55安培。第二问求工作5分钟消耗的电能,用公式W等于P乘以t,5分钟是300秒,得到30万焦耳。因为是纯电阻电器,产生的热量等于消耗的电能,也是30万焦耳。