焦耳定律与电功率

（2013•株洲）小红同学在实验室测量额定电压为2.5V，电阻约为5Ω的小灯泡的额定功率，实验电路如甲图所示

（1）小红同学按甲的电路图连接好了部分实物图（乙图），请同学们用笔画线代替导线，将实物图连线完整．在开关闭合之前，应将滑片P置于滑动变阻器的最 端（填“左”或“右”）．

（2）在小红同学连接好的实物图（乙图）中，有两处不当之处，请同学们指出：

、

；

（3）小红在大家的指导下修正了实物图，但是在实验的过程中，小灯泡突然熄灭，检查发现电流表有示数，电压表的示数为零，那可能出现的故障是（）．

A．小灯泡断路；B．小灯泡短路；C．滑动变阻器断路．

（4）排除一切故障后，小红同学再调节滑动变阻器，使灯泡两端电压达到额定电压，此时电流表的示数如丙图所示，此时电流为

A，小灯泡的额定功率为 W．

（2013•重庆）小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（小灯泡的额定功率小于1W）、滑动变阻器（50Ω1A）、以及符合实验要求的电表、开关和导线．如图（甲）是小亮同学没有连接完整的电路．

（1）本实验的实验原理是：

（2）请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．

（3）小亮同学连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是

（写出一种即可）．

（4）小亮同学排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视（ ）（选填序号）．

A．小灯泡亮度 B．电压表示数 C．电流表示数 D．滑动变阻器滑片 （5）小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率时，应将滑片P向 端移动（选填“A”或“B“）．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图（乙）所示，则小灯泡的额定功率是 W，此时小灯泡的电阻是 Ω．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有 的作用．

电功、电功率、焦耳定律的教案示例

一、教学目标

1.理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。

2.了解实际功率和额定功率。

3.了解电功和电热的关系。

4.了解公式Q=I2Rt（P=I2R）和

5.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。

6.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。

二、重点、难点分析

1.教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算。

2.难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。

三、主要教学过程

（一）提出问题，引入新课

1.通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）

2.电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。

电能→机械能，如电动机。

电能→内能，如电热器。

电能→化学能，如电解槽。

本节课将重点研究电路中的能量问题。

（二）教学过程设计

1.电功

（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。

（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。

电能通过电流做功转化为其他形式能。

上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=qUAB。

对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=ItU。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。

（3）表达式：W=IUt

说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。

②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。

（4）单位：电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（s），则电功的单位是焦耳（J）。

焦耳定律三个公式

焦耳定律是研究热学中的基本定律之一，描述了能量转换的原理。它建立在能量守恒定律的基础上，指出了能量转化的过程中所涉及的物理量之间的关系。焦耳定律的三个公式分别是功率公式、电功率公式和电阻功率公式。下面将详细介绍这三个公式。

1.功率公式：

焦耳定律的功率公式描述了功率与电力和电流之间的关系。它表示为P=IV，其中P为功率，单位为瓦特(W)；I为电流，单位为安培(A)；V为电压，单位为伏特(V)。这个公式表明，功率等于电流与电压的乘积。

功率可以理解为单位时间内能量的转移速度，或者说单位时间内对外界做功的速率。根据焦耳定律，电流是电荷通过导体的速率，而电压则是电荷在导体上受到的驱动力。因此，功率公式可以理解为电流通过导体时所受到的驱动力乘以电流的速率。换句话说，功率等于电流通过导体时所产生的能量转移速度。

2.电功率公式：

焦耳定律的电功率公式描述了电功率与电阻、电流和电压之间的关系。它表示为P=I^2R，其中P为电功率，单位为瓦特(W)；I为电流，单位为安培(A)；R为电阻，单位为欧姆(Ω)。

电功率可以理解为单位时间内克服电阻所消耗的能量。由于电流通过电阻时会产生电阻的热量，所以电功率可以看作是电阻产生热量的速率。根据焦耳定律，电阻的热量与电流的平方成正比。因此，电功率公式中的电流平方表明了电功率与电流的关系，而电阻则是电功率的比例因子。 3.电阻功率公式：

焦耳定律的电阻功率公式描述了电阻功率与电阻和电压之间的关系。它表示为P=V^2/R，其中P为电阻功率，单位为瓦特(W)；V为电压，单位为伏特(V)；R为电阻，单位为欧姆(Ω)。

电阻功率可以理解为单位时间内通过电阻消耗的能量。根据焦耳定律，电阻消耗的能量与电流通过电阻时所产生的热量成正比，而产生热量的大小与电压的平方成正比。因此，电阻功率公式中的电压平方表明了电阻功率与电压的关系，而电阻则是电阻功率的比例因子。

综上所述，焦耳定律的三个公式分别是功率公式、电功率公式和电阻功率公式。这些公式描述了能量转化的原理，揭示了能量转换过程中各物理量之间的关系。通过对这些公式的应用，我们可以更深入地理解和分析能量转换的过程，并为实际问题提供解决方案。

1

1.如图所示电路，电源电压不变，R1的阻值为20Ω。只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A；S1、S2都闭

合时，电流表的示数为0.5A。

求：（1）电源电压。

（2）R2的阻值。

（3）S1、S2都闭合时电路消耗的总功率。

2.如图30所示，电源两端电压为6V并保持不变，电阻R1的阻值为8Ω。当开关S闭合时，电压表示数为2V。

求：

（1）电阻R2的阻值；

（2）电阻R2消耗的电功率P2。

R1

A R2

S1 S2

S

R1 R2

V 2

3.如图甲所示，是一个检测空气质量指数的检测电路。其中R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量

指数的关系如图30乙所示，已知电源电压6V保持不变，R0=2.5Ω，当闭合开关S后，电压表示数为2V时，

求：

（1）通过R0的电流；

（2）1min内R0消耗的电能；

（3）此时的空气质量指数。

4.如图28所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的额定功率为1 W，电阻R1的额定电压为4V。当开关S1闭合、S2断开时，R1恰好正常工作；当开关S1、S2都闭合后电流表的示数为 0.75 A，

求：

（1）当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数；

（2）R2的阻值；

（3）开关S1、S2都闭合时,R2的实际功率。

甲 R0

S V

R

乙 空气质量指数

0 0.1 0.2 0.3 0.4 25 50 75

1/R /（Ω-1）

S1 R1

R2 S2

A

3

5.某兴趣小组的同学自制了一台电烘箱，接在家庭电路中使用时，通过电烘箱中的电阻丝的电流为5A。

求：（1）这台电烘箱的电功率；

（2）这台电烘箱的电阻丝工作时的阻值；

（3）这台电烘箱工作2分钟产生的热量。

6.在图26所示的电路中，电源两端电压为3V且保持不变，电阻R2的阻值为5Ω。当开关S闭合后，电压

表的示数为2V。

求：（1）电流表的示数；

（2）电路消耗的电功率。

7.图所示电路，电源电压12V保持不变，R1的阻值10Ω。只闭合开关S1，电流表示数为0.4A。