第五节 焦耳定律

课题：第5节焦耳定律【学习目标】1．理解电流热效应的本质2．掌握焦耳定律，并能实行相关计算3．理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热【学习重点】掌握焦耳定律，并能实行相关计算【考纲要求】理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热【学法指导】先在预习课上根据自己的水平和提示独立完成导学案内容，并在疑问处用双色笔标注，以便在对·群学中与同学交流，全体同学要完成a b两个层次的内容，学有余力的同学cd层次的问题仅供限制选做【学习过程】一、知识回顾1.电流做功的多少等于转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对的力在做功，电荷的减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。

2.电流通过用电器时把能全部转化为能，这样的电路叫做纯电阻电路。

二、焦耳定律1.电功和电功率（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。

（2）W= qU=UIt是电功的普适式，P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。

2.焦耳定律和热功率（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.（2）Q=I2Rt是电热的计算式，能够计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式，3.电功和电热（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。

这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W =UIt =I 2Rt =t R U 2.同理P =UI =I 2R =RU 2. （2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。

例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W =UIt 分为两部分，一绝大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q =I 2R t（电枢的电阻生热）.这里W =UIt 不再等于Q =I 2Rt ，应该是W =E 其他＋Q .（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt =I 2R t =t RU 2；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W >Q ，这时电功只能用W=UIt 计算，电热只能用Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。

例1 一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V 电压后，消耗功率66 W ，问：（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？（3）如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？(3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，通过电风扇的电流I =20220R U A=11 A 电动机消耗的电功率 P =IU =11×220 W=2420 W 电动机发热功率P 内=I 2R =112×20 W=2420 W三、反思总结四、达标检测1b. 用电器两端电压220V ，这意味着( ) A.1A 电流通过用电器时，消耗的电能为220J B.1C 正电荷通过用电器时，产生220J 的热量 C.1A 电流通过用电器时，电流的发热功率为220WD.1C 正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J2b. 一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V 的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有( )A.灯泡的实际功率为50WB.灯泡的实际功率为25WC.通过灯泡的电流为额定电流的21 D.通过灯泡的电流为额定电流的413c.下图电路中，电灯L 1、L 2都标有“220V，100W”；电灯L 3、L 4都标有“220V，40W”．将A 、B 两端接入电源，最暗的灯是 ( )A ．L 1B ．L 2C ．L 3D ．L 44c.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为甲P 和乙P ，能够断定() A.甲P 〉乙PB.甲P 〈乙PC.甲P =乙PD.无法确定5d. 输电线总电阻为r ，输送的电功率是P ，送电电压为U ，则用户得到的功率为( )A.PB.r )UP (P 2-C.rU P 2-D.r )UP (2 6d.一个直流电动机所加电压为U ，电流为 I ，线圈内阻为 R ，当它工作时，下述说法中错误的是 （ ）A ．电动机的输出功率为U 2／RB ．电动机的发热功率为I 2RC ．电动机的输出功率为IU-I 2RD ．电动机的功率可写作IU=I 2R=U 2/R7d.有一个直流电动机，把它接入0.2V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A ，若把它接入2V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A 。

求：（1）电动机正常工作时的输出功率 ；（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）课后练习与提升1a.关于电功，下列说法中准确的有( ) A.电功的实质是电场力所做的功B.电功是电能转化为内能C.电场力做功使电能转化成其他形式能量的量度D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等2b. 一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W ，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W ，那么此时电灯实际消耗的电功率将( )A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.条件不足，无法确定3c. A 、B 、C 三个灯泡如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则P A ：P B ：P C 为( )A.1：1：1B.1：2： 2C.2：1：1D.1：4：44d.图中R 1=4Ω，R 2=9Ω，R 3=18Ω。

通电后 （ ）A ．经R 1和R 3的电流之比I 1：I 3=3：1B ．R 1两端的电压和R 3两端的电压之比U 1：U 3=4：9C ．三个电阻消耗的电功率之比P 1：P 2：P 3=2：1：2D ．三个电阻消耗的电功率之比P 1：P 2：P 3=2： 2：15c. 两个电阻,R 1=8Ω,R 2=2Ω,并联在电路中．欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的办法是（ ）A ．用一个阻值为2Ω的电阻与R 2串联B ．用一个阻值为6Ω的电阻与R 2串联C ．用一个阻值为6Ω的电阻与R 1串联D ．用一个阻值为2Ω的电阻与R 1串联6d.理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干。

设电动机线圈电阻为R 1 ，它与电热丝电阻值R 2 串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U ，电流为I 消耗的功率为P ，则有 （ ）A ．UI P =B ．)(212R R I P += C ．UIP > D ．)(212R R I P +>7d.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V ，电动机正常工作时电压表示数100V ，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。

8.如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103℃）时会自动断开；S2是一个自动温控开关，当温度低于60℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，它在保温状态下是不亮的，黄灯是保温状态下的指示灯。

限流电阻R1=R2=500Ω，加热电阻丝R3=50Ω，两灯的电阻不计。

（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加热和保温的过程）。

（2）简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。

9.一台国产XQB30—13型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数据计算：额定电压220 Ｖ额定频率50 Hz额定洗衣、脱水功率360 W额定洗衣、脱水容量3 kg 整机质量 33 kg外形尺寸(长×宽×高)(5４2×550×９20)ｍｍ3(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流是多大?(2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min ，则洗衣机耗电多少?参考答案知识回顾1.电能 自由电荷 静电力 电势能 IUt W = IU P =2.电内当堂检测1、D2、BC3、C4、C5、B6、AD7、1.5W ，8W课后练习与提升1、AC2、B3、D4、AC5、A6、AD7、P=IU M =5×100=500W P 热=I 2r =25W P 机=P-P 热=500-25=475W 8、(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时把手动开关S 1关闭，这时黄灯短路红灯亮，电饭堡处于加热状态，加热到80℃时，S 2自动断开，S 1仍闭合待电饭煲中水烧干后，温度升高到103℃时.开关S 1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态因为电饭堡散热，待温度下降至70℃时，S 2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态.(2)不能，因为如果不闭合S 1，则只能将食物加热至80℃.(3)设电饭煲处于加热状态时，功率为P1，。