师：同学们，欢迎来到物理世界。现代生活已离不开电能的应用，无论走到哪，都能看到电能在为我们人类服务。那你们知道电能从哪里获得？用电器所消耗的电能又与哪些因素有关呢？今天，我们共同来学习第十八章第一节电能电功。
大家看图片，这里有同学们熟悉的发电厂，像风力发电、水力发电、光伏太阳能发电，还有常见的干电池。同学们，你们知道它们的电从哪来，是什么能转化成电能的吗？
火力发电是我国主要的发电来源，其发电总量占全国发电总量的70%。我们来看看火力是如何发电的。火力发电是利用可燃物煤作为燃料生产电能的工序，主要由锅炉、汽轮机和发电机三大环节构成。燃料进入炉膛后燃烧，产生的热量将锅炉里的水加热，水吸热蒸发，最后形成具有一定温度和压力的过热蒸汽。这种高温高压蒸汽经过管道送往汽轮机，使汽轮机转子转动，汽轮机转子带动发电机转子一同转动，从而发出电能。所以，火力发电的过程主要是一个能量转换的过程。
那核电站是怎样发电的呢？简而言之，就是以核反应堆来代替火电厂的锅炉，就如同锅炉烧的煤块一样。核燃料芯块是核电站原子锅炉发电的原材料，堆芯就是炉膛，是核燃料发生裂变、释放能量的核心部件。当堆芯发生核反应时会产生热能，热能给水加热产生高压蒸汽，这些高压蒸汽再通过管道推动汽轮机转动，从而带动发电机转动产生电能。
这里还有一种小型水力发电机，相对于其他发电机，它所需的动能调节更低，几乎在任何河流附近都能使用，因为水流流动时会产生冲力和压力。这种发电机的构造像一个漩涡，引导水流在其中旋转产生能量发电，而且产生的电能相当可观，一天产生的电能足够一户人家使用60天，只要不被损坏，使用100年没问题。
风力发电机转得那么慢，它是如何发电的呢？虽然扇叶旋转很慢，但内部装有齿轮传动增速机构。如果风机叶片每分钟旋转30圈，内部高速轴的转速将会提升至低速轴的50倍，也就是说，高速轴会以每分钟1500转的速度驱动发电机发电。
你们知道光伏是如何发电的吗？像火电、水电、风电之类，本质上都是通过推动涡轮机实现发电的，而光伏则完全不同，它利用了半导体的光生伏特效应，将光能转变为电能。在光伏电板上有很多光电二极管，当阳光照射，二极管上的p、n结在光子的作用下会产生电子空穴对，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流了。
同学们，通过刚才的讲解，你们知道我们所用的电能都分别来自哪里了吗？水电站是把水的机械能转化成电能；火力发电站是把燃料的化学能通过燃烧转化成内能，再通过做功等方式带动发电机发电，把燃料的化学能转化成电能；风力发电是把风的机械能转化成电能；核电站是把核能转化成电能；太阳能电池是把太阳能转化成电能；干电池或蓄电池是把化学能转化成电能。那你们知道发电厂发出的电都到哪去了吗？比如说电灯为我们照亮生活，它是把电能主要转化成光能；电风扇、电动机工作时消耗电能，把电能主要转化成机械能；电热器、烧水电热器工作时消耗电能，把电能主要转化成内能；蓄电池充电时主要把电能转化成化学能储存起来。
同学们，我们可以看出发电厂工作时是把其他形式的能转化成电能，用电器工作时是把电能转化成其他形式的能，一个是产生电能，一个是消耗电能。电能的单位在国际单位制中是焦耳，在生活中还有个常用单位是千瓦时，也就是我们通常说的“度”，1度 = 1千瓦时 = 3.6×10?焦耳。同学们，你们知道供电部门是如何知道你家每个月用电器消耗多少电能的吗？
生：通过电能表。
师：对，供电部门就是通过电能表去测量用电器消耗电能的多少。图中就是一款机械式电能表，请同学们注意观察。我们可以看到“千瓦时”这个符号，表示电能表测量电能的单位是千瓦时，这是电能表的计数器，用来显示用电器所消耗电能的多少。我们现在来看几个重要的参数。“220伏”表示这个电能表应该在220伏的电路中使用；“10（20）A”，其中10A表示电能表的标定电流，20A表示额定最大电流，电能表工作时电流不应超过额定最大电流；“600r/kW·h”这个符号表示接在电能表上的用电器每消耗1千瓦时，电能表上转盘转过600转。不同型号电能表每消耗1千瓦时电能，转盘转动的圈数不同。同学们，你们能知道这个型号电能表转盘每转一圈用电器将会消耗多少电能吗？
生：1/600千瓦时。
师：对，根据铭牌参数，消耗1千瓦时电能转盘转600圈，所以每当转盘转一圈时，用电器消耗的电能为1/600千瓦时。“50Hz”这个符号表示电能表在频率为五十赫兹的交流电路中使用。同学们认识了电能表几个重要的参数，那你们知道如何利用电能表测量出用电器消耗电能的多少吗？
生：根据电能表计数器上前后两次读数之差来测量。
师：对，这是电能表的计数器，能反应用电器所消耗电能的多少。请同学们细心观察，这个位置还有一个小竖点，读数时可千万别忘记了。所以用电器在某一段时间内所消耗电能多少，我们就可以根据电能表计数器上前后两次读数之差来测量。如果我们想测量用电器在短时期内所消耗的电能，而计数器示数又没有明显变化，该怎么办呢？我们刚才已经认识电能表明牌参数的意义，“600r/kW·h”表示每消耗1千瓦时，电能转盘将转600圈，所以转盘转一圈所消耗的电能就是1/600千瓦时。那么我们就可以在短时期内根据转盘转动的圈数去测算出用电器所消耗的电能。
那么同学们思考一下，如果图中这个电能表转盘转了60圈，用电器将消耗多少电能呢？我们可以使用这个式子进行计算。小n表示转盘转动的圈数，大N即是它的参数，每消耗1千瓦时电能转盘转多少圈。我们将会看到，如果这个电能表的转盘转60圈，则用电器将会消耗0.1千瓦时的电能。
同学们，小明家中1月底与2月底电能表的示数如图所示，小明家所在地区每度电的电费是0.6元，请估算他家2月份需要付多少电费？