第 13 章 第 2 节 电功率

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电功率

炎炎夏日,电扇和空调(图 13–2–1)送来清凉,家中的用电量随之增加。从节能角度,提倡空调制冷温度不低于 26℃。从经济角度,常说“空调比电扇费电”,这句话中“费电”是什么含义呢?

如何描述电流做功的快慢?

消耗 1 kW·h 电能让电扇工作十几个小时,但只能让空调工作 1 h 左右,说明电扇和空调消耗电能的快慢不同,也就是电流通过两种用电器做功的快慢不同。

类比机械功率,我们将一段时间内电流做的功 W 与做功时间 t 的比叫做电功率(electric power),用字母 P 表示,即

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\[P = \frac{W}{t}\]

电功率表示电流做功的快慢。将电功的表达式 W = UIt 代入上式,可得

P = \(\dfrac{W}{t}\) = UI

也就是说,电功率 P 等于用电器两端所加电压 U 与通过电流 I 的乘积。在国际单位制中,电功率的单位也是瓦(W)。它们之间的关系为:

1 W = 1 J/s = 1 V·A

生活中常见的电功率单位还有千瓦(kW)。

1 kW = 1 000 W

1 千瓦·时(kW·h)表示电功率为 1 kW 的用电器持续工作 1 h 所消耗的电能。

不同用电器的电功率差别可能很大,图 13–2–2 展示了常见用电器电功率的数量级。

 

图 13–2–2  常见用电器电功率的数量级

用电器正常工作的条件是什么?

由电功率的表达式可知,对于同一个用电器,两端所加电压或所通过的电流不同时,电功

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率不同。实际使用时,所有用电器都有一个正常工作的电压值,叫做额定电压(rated voltage)。用电器两端的电压为额定电压时,通过用电器的电流叫做额定电流(rated current),此时的电功率叫做额定功率(rated power)。

额定电压和额定功率是用电器的重要参数,通常可以在产品铭牌或说明书上查到。表 13–2–1 是某电扇和某空调的部分参数。

 

表 13–2–1  某电扇和某空调部分参数
电扇 空调
功率 85 W 能效等级 1 级
转速 320 r/min 电辅热 1 800 W
电压 / 频率 220 V/50 Hz 额定制冷功率 2 090 W
噪声分贝 ≤ 67 dB(A) 冷暖方式 冷暖
调速挡位 五挡调速 额定制热功率 3 120 W

 

从表中数据可以看出,某空调的额定功率是某电扇的几十倍,也就是说若电扇和空调工作同样长的时间,空调消耗的电能将是电扇的几十倍,所以我们常说空调更“费电”。

用电器工作时两端的实际电压可能偏离额定电压,从而使用电器工作时的功率偏离额定功率。用电器实际工作时的电功率称为实际功率。用电器两端的实际电压明显低于或高于额定电压时,用电器将无法正常工作。

根据电功率的表达式,我们可以实时测量用电器两端的电压和通过用电器的电流来计算其实际功率。

 

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设计实验方案,测量小灯泡两端电压略低于、等于和略高于额定电压时的电功率,观察三种情况下小灯泡的亮暗情况。

实验发现,当用电器两端所加电压小于额定电压时,实际功率小于额定功率。反之,当所加电压大于额定电压时,实际功率大于额定功率。

在生产生活中,为了不损坏用电器,也为了保证用电安全,一般不允许用电器的实际功率长时间超过额定功率。

 

 

1.某扫地机器人工作时的额定电压为 12 V,额定电流是 4 A,求其额定功率。

2.某热水壶通电 10 min 耗电 6×105 J,某电吹风通电 6 min 耗电 1.8×105 J,哪个用电器的功率大?

3.白炽灯 A 的电阻大于白炽灯 B 的电阻。将这两盏灯串联接入电路,哪盏灯的电功率较大?若将这两盏灯并联接入同一电路,哪盏灯的电功率较大?

主题学习:家庭用电与节能 2

观察家用电器的铭牌(标签)或说明书,可以获取额定电压、额定功率等信息。这有助于我们了解哪些家用电器耗电更多,为家庭节能改进提供参考。

(1)观察并记录家中 LED 灯和空调的额定功率。

(2)根据 LED 灯和空调的使用情况,估算其每年的耗电量。


发布时间:2026/6/27 10:12:31  阅读次数:40