电工技术实例教程-1.5电功率的测试和分析

2021/3/5
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1.电功 电功就是电场力所做的功。 表达式：dw = udq = uidt 直流：W= UIt
SI单位:焦耳（J） 工程上也常用千瓦时（ kW·h）,千瓦时俗称“度” 1kW·h=3600000J。
电功的正负与u、i的方向有关。 u和i为关联参考方向时，若dw为正，说明u和i同时为正 或同时为负，即电压与电流的实际方向总是相同，电场力 做正功，二端元件吸收电能；若dw为负，说明u和i的实际 方向相反，电场力做负功，二端元件输出电能。
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实训1-10：用伏安法测量电功率
实训流程：
（1）根据图所示的灯泡照明电 路接线。电源电压选择为＋12V， R0模拟实际电压源的内阻，取51Ω 。R为灯泡（12V/0.1A），RP为阻 值为470Ω的可变电阻器。
（2）闭合开关，调节电阻器RP ，观察照明电路中灯泡的亮度。
（3）用数字万用表的电压挡或数字电压表，测量照明电路中电源、灯泡 两端的电压，并将所测数据记录在表中。
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1.电功
家用电度表就是用来测量电功的装置。只 要用电器工作，电度表就会转动并且显示电 场力作功的多少。电功的大小不仅与电压、 电流的大小有关，还取决于用电时间的长短 。
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单相电度表
三相电度表
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2.电功率
电功率就是单位时间内电场力所做的功
表达式： p dw ui dt
元件实际是吸收功率，是耗能元件。
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源自文库
题目讲解:下图元件哪些是供能元件，哪些是耗能元件？并求各功率。
已知I1= 4A I2 = 6A I3=10A U1=140V U2 = 90V U3=60V U4 = 80V U5 =30V
所有元件均为参考方向关联
功率计算：∵都为关联 ∴
P1 U1I1 560W P3 U3I3 600W P5 U5I2 180W
P2 U2I2 540W P4 U4I1 320W 元件1、2是供能元件
元件3、4、5是耗能元件
功率平衡 :发出功率= −1100W，消耗功率=1100W
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实训1-10：用伏安法测量电功率
实训流程：
结论：
（1）可变电阻器阻值增大，照明电路中的灯泡的亮度是
（增大/
降低），说明灯泡上实际消耗的功率是
（增大/降低）。
（2）电源电压的方向与流过电源的电流方向是
（关联/非关
联）方向。
（3）电源的电功率是
（大于零/小于零），说明是
（
发出/吸收）能量；负载的电功率是
（大于零/小于零），说明
是
（发出/吸收）能量。
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1、计算公式讨论
u i参考方向关联 p=u×i
u i参考方向非关联 p= - u×i
直流功率：P=±UI 交流功率：p=±ui 2、 规定：（无论参考方向是否关联）
p＞0 消耗功率（吸收功率）是负载 p＜0 发出功率（释放功率）是电源
注：假定电流的参考方向如图所示，则电流表极性接法如图所示。采用 关联参考方向时，电压表极性接法如图所示。
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实训1-10：用伏安法测量电功率
实训流程：
（4）用数字万用表的电流挡或数字电流表，测量照明电路中的电流，并 将所测数据记录在表中。连接时，注意电流表的极性。 （5）改变电阻器RP的阻值，重复步骤（3）和（4），记录所测数据。 （6）利用电功率公式分别计算电源和负载的电功率值。
工作任务：
◦ 电流和电压的测量。 ◦ 电阻器的认识及测量。 ◦ 电阻元件伏安特性的测试。 ◦ 电源外特性的测试与分析。 ◦ 电位的测定与计算。 ◦ 用伏安法测量电功率。
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1.5.1 电功和电功率 1.5.2 用伏安法测量电功率
实训1-10：用伏安法测量电功率
1.5.3 电功率的计算和分析
直流：W= UI
SI单位是瓦特（W）。
其他常用的单位还有：千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。
1kW =1000W，1W=1000mW
当电压和电流的参考方向是非关联时，功率计算式为： p= -ui 或 P= -UI。
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2.电功率
用电器铭牌数据上的电压、电流值称额定值 额定值：用电器长期、安全工作条件下的最高限值， 一般在出厂时标定。 额定电功率反映了用电器在额定条件下能量转换的本 领。 如：额定值为“220V、1000W”的电动机，是指该电 动机运行在220V电压时、1秒钟内可将1000焦耳的电能转 换成机械能和热能；“220V、40W”的电灯，说明在它两 端加220V电压时，1秒钟内它可将40焦耳的电能转换成光 能和热能。
元件实际是吸收功率，是耗能元件。
（b）电压和电流为非关联参考方向，元件计算功率为 P = −UI = −5×2= −10（W）< 0
元件实际是发出功率，是供能元件。
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例：求下图元件的功率，并说明该元件实际上是吸收还是 发出功率，该元件是耗能元件还是供能元件。
解：（c）电压和电流为非关联参考方向，元件计算功率为 P = −UI = -5×（-2）= 10（W）> 0
方或电压的平方成正比，且恒大于零。说明电阻元件是 一个只消耗电能的元件，又称为耗能元件。
注意：电源元件在电路中，却不一定都是供能元件，有可能是耗能元件。
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例：求下图元件的功率，并说明该元件实际上是吸收还是 发出功率，该元件是耗能元件还是供能元件。
解：（a）电压和电流为关联参考方向，元件计算功率为 P = UI = 5×2= 10（W）> 0
3、电路中遵循能量守恒定律： ∑P消耗= ∑P发出
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4、电阻元件 在关联参考方向下，电阻的功率为
直流电路中
p ui i2R u2 0 R
P I2R U2 0 R
在非关联参考方向下，电阻的功率为
p ui （ iR）i i2R u2 0 R
因此，电阻元件的功率与通过该元件的电流的平