简化能量转换效率公式有效解决电学能效计算题

能量转换装置的效率是前面力学、热学、电磁学、光学、乃至微观领域所涉及的各种效率的概括.该公式学生很容易理解，但在解决能效计算题时却很是头疼，错误率也较高，这是由于能效计算题中涉及到功能关系及不同形式能量之间的互相转化，同时由于存在转化效率问题.为了解决这一难题，本人对该能量转换效率公式进行简化处理，可表示为A能×η=B能，η为转换效率，A能为转换前的效率，B能为转换后的效率，如：（1）水力发电时，将水的机械能转化为电能，因此公式写为W机×η=W电；（2）用抽水机抽水时，将电能转化为水的机械能，因此公式写为W电×η= W机 .本文从电能的产生、输送、利用和电学能效综合四个方面例谈应用简化能量转换效率公式解决电学能效计算题的方法.

1电能的产生

例1风力发电，是利用风能这一可再生清洁能源来发电.由于没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，符合“节能减排、低碳生活”的理念而正在世界形成热潮.如图1是某地区风力发电系统室外的一台风力发电机的照片.下表给出了在不同风速下该地区风力发电机组输出的电功率.

2电能的输送

例2一般发电厂都建在靠近天然资源处，但用电部门主要在工矿，城市集镇，两者相距甚远.需要远距离输电.设输电线的总电阻为R，发电站的输出电压为U，输出功率为P，求输电线的输电效率.

例4电动自行车轻便、实用、无污染，很受人们喜爱.右表是某种型号电动自行车的相关数据，若骑车人质量为80 kg，在2 h内连续匀速行驶36 km.根据表中数据，求：（1）这台电动自行车在2 h内牵引力所做的功；（2）电动自行车匀速行驶时的工作电流.

点评本例是电能转化成机械能的题目，这个能量转化的方向容易弄反，另外涉及到机械功的表达式，而计算功时所用的是动力，而题中只给出了阻力，由二力平衡知识可知，匀速时动力等于阻力，这是个隐含条件.

4电学能效综合

例5“5・12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机.这种柴油发电机的工作原理为：以风冷四冲程直喷式柴油机为动力系统，带动发电机发电，该柴油发电机说明书的部分内容如表所示.现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图3所示.发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10-4 Ω/m.安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些家用电器都正常工作时，求：（1）输电线路中的电流多大？

点评本例是电学能效综合计算题，除了涉及电能的产生效率问题，还涉及到电学中欧姆定律和电功率的计算，对学生的能力要求比较高.

实际生活中能量的形式还有很多，在此不一一列出.但弄清能量转化和转移的方向，同时写成正确的表达式，这是解决能效计算题的关键所在.同时要注意计算时不是国际单位要换算成国际单位，再加上细心运算，问题就会迎刃而解.