单选题
电能的计算公式是( )
A
A=Uit
B
A=I2R
C
A=UI
D
A=U2/R
答案解析
正确答案:A
解析:
本题考查电能的基本计算公式。
电能是指电流在一段时间内所做的功,其国际单位为焦耳(J)。根据电功的定义,电能(W,常用符号W或A表示)等于电功率与时间的乘积,而电功率P = UI(电压与电流的乘积),因此:
电能 W = P × t = UIt
其中:
U 为用电器两端的电压(单位:伏特,V);
I 为通过用电器的电流(单位:安培,A);
t 为通电时间(单位:秒,s);
W 单位为焦耳(J)。
逐项分析选项:
A:A=Uit
此即 W = UIt,是电能(电功)在纯电阻或任意电路中均成立的普适定义式(由电压、电流和时间直接定义),正确。
B:A=I²R
该式为焦耳热(即电流通过导体产生的热量)在纯电阻电路中的表达式,仅适用于计算电阻发热的电能(即Q = I²Rt),缺少时间t,且不具普适性(非纯电阻电路中电能≠I²Rt)。此处无t,量纲错误(I²R单位为瓦特,是功率而非能量),故错误。
C:A=UI
UI 是电功率(单位:瓦特,W),表示单位时间消耗的电能,不是电能本身。缺少时间因子t,无法表示能量,故错误。
D:A=U²/R
U²/R 同样是电功率(适用于纯电阻电路的功率表达式),单位为瓦特,非能量;同样缺少时间t,量纲错误,故错误。
补充说明:
- 公式 W = UIt 是电能的普遍定义式,适用于任何电路(直流、交流、含电动机、电解槽等非纯电阻负载)。
- 而 W = I²Rt 和 W = (U²/R)t 仅在纯电阻电路中成立(此时电能全部转化为内能),且必须包含时间t。
- 题干中所有选项均以“A”表示待求物理量,结合中学物理惯例及选项形式,此处“A”代表电能(或电功),与常见符号W等价,属符号约定问题,不影响公式判断。
综上,唯一正确、完整、普适的电能计算公式是 A=Uit。
正确答案:A
相关知识点:
电能计算公式A=Uit
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