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第5节焦耳定律FLA'翟当万荷呼p 1枠沁:::：：:：:甘7；山七：A ：田凸：：I：:: :::: :::::::::: ：::::::::::::::::::::::：:::::::::::：::::::::::::::::::::::.:::::::::;::::::::;::?:::：;::::::::;::::::::::::::::;:::::::71 LU r~| 1 女:：1果早• q 百小①：知识点一「电功和电功率［基础梳理］1.电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压"、电路中的电流八通电时间(三者的乘积。
(2)公式：W=qU= Ult o(3)单位：国际单位为焦耳，符号为丄。
常用单位为千瓦时(kW・h)。
亦称为“度”，1度=3.6X106 Jo(4)实质：电流通过一段电路所做的功，卖质是电场力在这段电路中对电荷做的功。
(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程。
电功的大小量度着电能的转化，它标志着有多少电能转化为其他形式的能。
2.电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。
w(2)表达式：P=J= UI o(3)单位：瓦特，符号卫常用的单位还有千瓦(kW), 1 kW= 1000W o(4)物理意义：反映电流做功的迭宣。
(5)额定功率：用电器在额定电压下工作的电功率。
特别提醒用电器上标注的功率是它们的额定功率,是用电器的额定电压下（或通过额定电流时）长时间正常工作的最大功率。
用电器在实际工作时的电功率为实际功率，实际功率可能大于、小于或等于额定功率，为保护用电器,实际功率应小于或等于额定功率。
［典例精析］【例1】如图1所示电路中，弘=尺3<^2=尺4在ab两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P］、卩2、匕、匕，则他们的大小关系是（）aO ----- 1 I ----- -----对||«4b R2 \O ----- 1 | ------ -----图1A.P1=P3<P2=P4B. P2>P1>P3>P4C. P2>P1>P4>P3D. P1>P2>P3>P4解析设弘、R2. R3、血的电流分别为人、【2、厶、厶，则人HU '故P 产皿产匕二Hi?，P1 = IR1>P3 = IR3 '即P2>P X>P3又因为u3 = u4 , R3<R4所以I3>I4,即P3>P4故卩2>匕>匕>卩4 ”综上选项B正确。
5 焦耳定律课标解读1.理解电功的概念,明白电功是指静电力对自由电荷所做的功,掌握电功的公式并能进行有关运算.2.理解电功率的概念和公式,并能进行有关运算.3.明白电功率和热功率的区别与联系,能区分电功和电热.课前试探1.在日常生活中,常常会用抵家用小电器,例如电吹风、电熨斗等,它们都会分为几挡,像电吹风能够吹冷风、暖风和热风;电熨斗能够熨丝绸、棉、麻等不同的衣物.你明白它们的变挡原理吗?答案：每一挡接入电路中的用电成份都不同,例如电吹风在吹冷风时只有电动机接入电路,吹热风时又并联了一个电热丝,因此调挡位实质上就是调节接入电路中的不同部份.2.将两个别离标有“220 V 30 W ”和“220 V 100 W ”的灯泡别离并联和串联在电路中,你会发觉什么现象?能解释那个现象吗?答案：并联时,灯泡两头的电压都是220 V,正常发光,“220 V 100 W ”的比“220 V 30 W ”的要亮；串联时,由于“220 V 30 W ”的电阻比“220 V 100 W ”的电阻大,分得的电压也大,所以比较亮.这种情形不在额定电压下,不属于正常工作.自主研学1.电功:电流做功,就是导体中的________对________的静电力在做功,驱动自由电荷做定向移动,其结果是电荷的________减少,而其他形式的能增加.电流做的功简称电功.计算公式:用W 表示电功,________,表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两头的电压U 、电流I 、通电时刻t 三者的乘积.单位有:焦耳(J)、千瓦时(kW ·h),也叫度.在纯电阻电路中电功的公式还有:W=I 2Rt=t R U 2. 2.电功率:单位时刻内电流所做的功叫做_________.计算公式:用P 表示功率,P=tW =_________,表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I 与这段电路两头的电压的乘积.单位有:瓦特(W)、千瓦(kW).纯电阻电路中公式能够为:P=I 2R=RU 2. 3.焦耳定律:电流通过________电路做功时,电能全数转化为导体的内能,用Q 表示内能.电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的________成正比,跟导体的电阻成________比,跟通电时刻成________比,这一规律叫做焦耳定律,公式表示为: ________.在纯电阻电路中还能够写成:Q=U 2Rt.焦耳定律是电流热效应的实验规律,凡计算电热都要用该规律.4.电热功率:电热功率是描述电流做功产生电热的________程度的物理量,公式:P=I 2R. 三点剖析1.对电功的理解应注意以下几点:(1)电路中维持持续电流的进程,就是电场力移动自由电荷不断做功的进程.电场力做了多少功(也说电流做了多少功),就有多少电能转化为其他形式的能.如电炉、白炽灯工作就是电能转化为内能,电动机工作就是电能转化为机械能.(2)电功与电热的关系电功是从电场理论动身的概念,是减少的电势能的量度,因此不论是纯电阻电路仍是非纯电阻电路,W=UIt(P=UI)都是成立的.电热是电流流经电路时,在电路中引发的发烧现象,是被电功所转换的电势能中的一部份,焦耳定律是由实验总结出来的,专门计算电热: Q=I 2Rt(P 内=I 2R)对于非纯电阻电路,消耗的电能一部份转化为内能,一部份转化为其他形式的能,即UIt=I 2Rt(电热)+其他形式的能,因此,P=UI ≠I 2R ≠R U 2. 只有在纯电阻电路中,才有W=UIt=I 2Rt=t R U 2. 总之,用UIt 来计算电功,在任何条件下都是能够的,用I 2Rt 来计算电热,在任何情形下也都是能够的,但要使UIt=I 2Rt=t R U 2,就只有在纯电阻电路中才行. 2.额定功率和实际功率用电器正常工作时所消耗的功率叫额定功率.当用电器两头电压达到额定电压U 额时,电流达到额定电流I 额,电功率也达到额定功率P 额,且P 额=U 额I 额.对于纯电阻用电器,P 额=I 额2R=U 额2/R.若是加在用电器两头的电压小于额定电压时,用电器所消耗的功率(实际功率)就小于额定功率.灯泡的亮度是由其实际消耗的电功率决定的,实际功率不能长时刻超过额定功率. 精题精讲例1 直流电动机线圈的电阻为R,当电动机正常工作时,通过的电流为I,电机两头电压是U,则电动机的热功率为________,消耗的功率为________,对外输出机械功率为________.思路解析此电路不是纯电阻电路,所以I=RU 再也不适用,电热功率只能写成I 2R,消耗电能总功率只能写成IU.由能量守恒得机械功率为(IU-I 2R).答案：I 2R IU IU-I 2R黑色陷阱在非纯电阻电路中,电流做的功并无完全把电能转变成内能,在高中阶段熟悉的非纯电阻电路有含电动机的电路和含有电解槽的电路.图2-5-1例2 某一用直流电动机提升重物的装置,如图2-5-1所示,重物质量m=50 kg,电源的电压为U=110 V,不计电源内阻及遍地摩擦,当电动机以v=0.90 m/s 的恒定速度向上提升重物时,电阻中的电流I=5 A,由此可知电动机的线圈的电阻R 为多少?思路解析电动机消耗的总能量一部份用于提升重物的机械能,一部份消耗在电动机线圈电阻发烧上.P 电=P 机+P 热,其中P 电=IU,P 机=mgv,P 热=I 2R,所以有IU=mgv+I 2R所以R=2I mgv IU = Ω. 答案： Ω黑色陷阱在非纯电阻电路中不能利用欧姆定律,即R ≠IU . 例3 一根电阻丝,在通过2 C 的电荷量时电功为8 J,若在相同的时刻内通过4 C 的电荷量,求电阻丝上的电流做的功和所加的电压别离是多少? 思路解析设电阻丝的电阻为R,据W=UIt=Uq 得:8=U 1×2,所以U 1=4 V在相同时刻内通过的电荷量变成原来的2倍.据I=t q 知,I 2=2I 1,又据欧姆定律I=RU 得U 2=2U 1=8 V. 电流做的功W 2=U 2I 2t=4W 1=4×8 J=32 J.答案：32 J 8 V绿色通道要熟练掌握以下几个公式,并理解它们的意义和关系:电功W=qU=Uit ①电流I=tq ② 欧姆定律I=R U ③ 其中①式为计算电功的普遍公式;②式为电流的概念式,普遍适用;③式只适用于纯电阻电路.例4 规格为“220 V 36 W ”的排气扇,线圈电阻为40 Ω,求:(1)接上220 V 电压后,排气扇转化为机械能的功率和发烧的功率;(2)若是接上电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发烧的功率. 思路解析(1)排气扇在220 V 电压下正常工作电流I=U P =22036 A=0.16 A 发烧功率P 热=I 2R=2×40 W=1 W转化为机械能的功率P 机=P-P 热=(36-1) W=35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后,电机相当于纯电阻,电能全数转化为热能,现在通过排气扇电流I ′=R U =40220 A=5.5 A 电机消耗的功率等于发烧功率P ′=P 热=I ′U=×220 W=1 210 W由于发烧量专门大,将专门快烧坏电动机线圈.答案：(1)P 热=1 W P 机=35 W(2)P 机=P 热=1 210 W,电机将被烧坏绿色通道电机被卡住不能转动,电能再也不转化为机械能,完全转化成内能.。
