《焦耳定律 电路中的能量转化》导学案
【学习目标】
1．理解电流热效应的本质
2．掌握焦耳定律，并能进行有关计算
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 4. 理解和应用电路中能量的转化
【学习重点】焦耳定律内容，电路中能量的转化。
【学习难点】电功和电热之间的联系和区别，电路中能量的转化。
【自主探究】
1、电功（W ）：
（1）表达式：电流在一段电路中所做的功等于这段电路 、电路中的 、
和 三者的乘积，即W = 。
（2）单位：国际单位制中： ；常用单位： 。
（3）物理意义：反应了 转化为 的多少。 2、电功率（P ）
（1）定义： 内电流所做的功叫做电功率。即P = 。
（2）表达式：电流在一段电路上做功的功率等于 与 的乘积。即P = 。
（3）单位：国际单位制中： 。（4）物理意义：表示电流做功的 。
3、焦耳定律内容（电热Q ） ：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的电
阻及通电时间成 。这个关系最初是 由实验得到的。表达式 Q= 。
4、热功率 的发热量通常称为热功率，表达式为P= 。
5、电路中的能量转化:
⑴、电功是电能转化成 的量度，计算公式：W= ；
电热是电能转化成 的量度，计算公式：Q= 。
⑵、纯电阻电路与非纯电阻电路的区别：
纯电阻电路（如电热器）：满足欧姆定律U=IR ，电能 电热。
非纯电阻电路（如电动机）：不满足欧姆定律 U>IR ，电能 电热。
①纯电阻电路，消耗了多少电能，就一定会产生多少电热，因此电功等于电热。 电功、电热关系式W=Q= = = 电功率、热功率关系式P=P Q = = = ②非纯电阻电路，消耗的电能只有一部分转化为电热，因此电功大于电热。 电功W= ，电热Q= 电功率P= ，热功率P Q = 【同步探究】 探究一：电流做功的本质→推导电功的表达式 如图表示很小一段电路，电荷q 在做从左向右的定向移动，它们从这段电路的左端移到右端的时间记为t ，在导体两端加上电压U ，导体
中形成的电流为I 。
探究二：电流的热效应→ 焦耳定律
电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。产生的热量与哪些因素有关呢？
结论：英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。
表达式：Q ＝I 2
Rt
思考并讨论：电流通过用电器时是否只会产生热效应？（列举白炽灯、电炉、电扇等比较分析） 对比总结：
（1）在纯电阻电路中：（含电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等用电器的电路） （2）在非纯电阻电路中：（含电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等用电器的电路）. 例题1、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？
例题2、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？
【巩固练习】
1、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．UIt
W=适用于任何电路，而t
R
U
Rt
I
W
2
2=
=只适用于纯电阻的电路
C．在不是纯电阻的电路中，R
I
UI2
>
D．焦耳热Rt
I
Q2
=适用于任何电路
2、一个直流电动机所加电压为U，电流为I，线圈内阻为R，当它正常工作时，下述错误的是
（）
A．电动机的输出功率为U2／R B．电动机的发热功率为I2R
C．电动机的输出功率为IU-I2R D．电动机的功率可
写作IU=I2R=U2/R
3.右图电路中，电灯L1、L2都标有“220V，100W”；电灯L3、
L4都标有“220V，40W”．将A、B两端接入电源，最暗的灯是
()
A．L1B．L2 C．L3D．L4
4.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，可以断定( )
A.
甲
P〉
乙
P B.
甲
P〈
乙
P
C.
甲
P=
乙
P D.无法确定
5、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电
阻相同，都为R，设通过它们的电流相同
(电动机正常运转)，则在相同时间内
（）
A.电炉和电动机产生的热量相同
B.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
C.电炉两端电压小于电动机两端电压
D.电炉和电动机两端电压
相等
6、如图所示，A、B两端的电压U一定，电阻R先接在A、B两端，
消耗功率为9W.再将电阻R接在较远的C、D两端，消耗功率为4W.
在后一种情况下，输电导线AC、BD共消耗功率为( )
A.2W
B.3W
C.4W
D.5W
7、有一电风扇上标有“220V ,55W”，若风扇的电动机线圈电阻为8Ω，当它正常工作时：
(1).电源供给的电功率是多少？ (2).转化为风的电功率是多少？
(3).电动机的发热功率是多少？
8、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，求电动机消耗的总功率及输出的机械功率？
9、如图所示，a、b两端接到电压恒定的电源上，如果c、d两端接一电压表，示数为60V；如接
一电流表，示数为3A；如果在c、d间接一电阻R3，则三个电阻消耗
的功率相等.求R1、R2、R3的阻值及a、b间的电压(电表为理想表).
10、某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压
U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度
I=5A，求：
（1）该电动机提升重物时，输入的电功率是多少? 电动机的机械功率是多少?
（2）电动机线圈电阻R（g=10m／s2）
（
3）若由于某种原因电动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？
