1、第五節：焦耳定律第五節：焦耳定律1.理解電功及電功率，理解電能和其他形式的能量轉化理解電功及電功率，理解電能和其他形式的能量轉化的關系。的關系。2.知道焦耳定律的物理意義，掌握焦耳定律在生活中的知道焦耳定律的物理意義，掌握焦耳定律在生活中的應用。應用。3.從能量的轉化和守恒理解電功和電熱的區別，知道純從能量的轉化和守恒理解電功和電熱的區別，知道純電阻和非純電阻電路。電阻和非純電阻電路。教學目標教學目標一、電功和電功率1電功電功(1)定義：電流在一段電路中所做的功等于這段電定義：電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓路兩端的電壓U、電路中的電流、電路中的電流I和通電時間和通電時間t三三者

2、的乘積者的乘積(2)公式：公式：WIUt.(3)國際單位：焦，符號：國際單位：焦，符號：J.(4)實質：導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力實質：導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功在做功(5)意義：電流做功的過程是電能轉化為其他形式意義：電流做功的過程是電能轉化為其他形式的能的過程，電流做了多少功，表明就有多少電的能的過程，電流做了多少功，表明就有多少電能轉化為其他形式的能即電功是電能轉化為其能轉化為其他形式的能即電功是電能轉化為其他形式的能的量度他形式的能的量度WUIt適用于任何電路注意：注意：2電功率電功率(1)定義：單位時間內電流所做的功定義：單位時間內電流所做的功(2)公式：公式：

3、PIU.(3)單位：瓦，符號：單位：瓦，符號：W.(4)意義：表示電流做功的快慢意義：表示電流做功的快慢(5)額定功率和實際功率額定功率和實際功率用電器正常工作時所消耗的功率叫做額定功用電器正常工作時所消耗的功率叫做額定功率當用電器兩端電壓達到額定電壓率當用電器兩端電壓達到額定電壓U額額時，時，電流達到額定電流電流達到額定電流I額額，電功率也達到額定功率，電功率也達到額定功率P額額，且，且P額額U額額I額額用電器的實際功率是用電器在實際工作時消用電器的實際功率是用電器在實際工作時消耗的電功率為了使用電器不被燒毀，要求實耗的電功率為了使用電器不被燒毀，要求實際功率不能大于其額定功率際功率不能大于

4、其額定功率3串、并聯電路中的功率關系“負載負載”、“負荷負荷”與與“電阻電阻”的區別的區別“負載負載”或或“負荷負荷”是對用電器功率特征的一種是對用電器功率特征的一種習慣稱謂通常說習慣稱謂通常說“負載負載”或或“負荷負荷”大，是指大，是指用電器的功率大，并不是用電器的用電器的功率大，并不是用電器的“電阻電阻”大大在一般情況下，在一般情況下，“負載負載”大的用電器電阻反而小大的用電器電阻反而小，如，如“220 V60 W”與與“220 V100 W”的兩的兩個燈泡，后者功率較大，電阻卻較小個燈泡，后者功率較大，電阻卻較小易錯點易錯點二、焦耳定律1焦耳定律焦耳定律(1)內容：電流通過導體產生的熱量

5、跟電流的二次內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比(2)公式：公式：QI2Rt.(3)單位：焦耳，符號是單位：焦耳，符號是J.(4)焦耳定律的微觀解釋：在電場力的作用下，金焦耳定律的微觀解釋：在電場力的作用下，金屬中做定向移動的自由電子頻繁地與金屬正離子屬中做定向移動的自由電子頻繁地與金屬正離子發生碰撞，不斷地把定向移動的動能傳遞給正離發生碰撞，不斷地把定向移動的動能傳遞給正離子，使離子熱運動加劇，從而把電能轉化為內能子，使離子熱運動加劇，從而把電能轉化為內能，溫度升高，溫度升高(5)實質：電流的熱效應實質上是電能通

6、過電流做實質：電流的熱效應實質上是電能通過電流做功轉化為內能功轉化為內能 電熱是電能轉化為內能的量度只要電路中有電電熱是電能轉化為內能的量度只要電路中有電阻元件，電流通過電路時必產生電熱，焦耳定律阻元件，電流通過電路時必產生電熱，焦耳定律是一切電路中計算電熱的普適公式是一切電路中計算電熱的普適公式注意：注意：3純電阻電路與非純電阻電路純電阻電路與非純電阻電路(1)兩種電路的比較兩種電路的比較(2)電功與電熱不管是純電阻電路還是非純電阻電路，計算電功時都用WUIt，功率都用PUI，熱量都用QI2Rt，熱功率都用PI2R，若用變形式時，就要考慮是否是純電阻電路.注意：注意：1.電功、電熱的理解關于

7、電功和電熱，下面說法正確的是關于電功和電熱，下面說法正確的是()A任何電路中的電功任何電路中的電功WUIt，電熱，電熱QI2Rt，且且WQB任何電路中的電功任何電路中的電功WUIt，電熱，電熱QI2Rt，且且W有時不等于有時不等于Q課堂訓練課堂訓練C電功電功WUIt在任何電路中都適用，在任何電路中都適用，QI2Rt只在純電阻電路中適用只在純電阻電路中適用D電功電功WUIt，電熱，電熱QI2Rt，只適用于純電，只適用于純電阻電路阻電路 【分析分析】WUIt和和QI2Rt兩公式的適用條件兩公式的適用條件是判斷問題的依據是判斷問題的依據【解析解析】WUIt適用于求一切電路中的電功適用于求一切電路中的

8、電功，QI2Rt適用于求一切電路中的電熱在純電適用于求一切電路中的電熱在純電阻電路中，阻電路中，WQ，在非純電阻電路中，在非純電阻電路中，WQ.B選項正確選項正確【答案答案】B 【方法總結方法總結】處理電路中的能量轉化問題時，一要明確電路是處理電路中的能量轉化問題時，一要明確電路是純電阻電路還是非純電阻電路，二要清楚題目求純電阻電路還是非純電阻電路，二要清楚題目求解的是電功還是電熱，再選用相應的公式求解解的是電功還是電熱，再選用相應的公式求解2.純電阻電路中電功、電功率的分析與計算純電阻電路中電功、電功率的分析與計算某投影機有某投影機有10個相同的強光燈個相同的強光燈L1L10(“24 V 2

9、00 W”)和和10個相同的指示燈個相同的指示燈X1X10(“220 V2 W”)，將其連接在將其連接在220 V交流電源上，電路如圖，若工作一段交流電源上，電路如圖，若工作一段時間后，時間后，L2燈絲燒斷，則燈絲燒斷，則()AX1的功率減小，的功率減小，L1的功率增大的功率增大BX1的功率增大，的功率增大，L1的功率增大的功率增大CX2功率增大，其他指示燈的功率減小功率增大，其他指示燈的功率減小DX2功率減小，其他指示燈的功率增大功率減小，其他指示燈的功率增大【解析】由電路圖知由電路圖知L1和和X1并聯、并聯、L2和和X2并聯并聯然后它們再串聯接在然后它們再串聯接在220 V交流電源上，交流

10、電源上，L2燈燈絲燒斷，則總電阻變大、電路中電流絲燒斷，則總電阻變大、電路中電流I減小減小， 【答案答案】C 練習二、練習二、額定電壓都是額定電壓都是110 V，額定功率，額定功率PA100 W，PB40 W的電燈兩盞，若接在電壓是的電燈兩盞，若接在電壓是220 V的電路上，的電路上，使兩盞電燈均能正常發光，且電路中消耗功率最小的使兩盞電燈均能正常發光，且電路中消耗功率最小的電路是圖中的哪一個電路是圖中的哪一個()對于對于D電路，若變阻器的有效電阻等于電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯電阻，則的并聯電阻，則UAUB110 V，兩燈可以，兩燈可以正常發光正常發光比較比較C、D兩個電路，由于

11、兩個電路，由于C電路中變阻器功電路中變阻器功率為率為(IAIB)110，而，而D電路中變阻器功率電路中變阻器功率為為(IAIB)110，所以，所以C電路消耗電功率最電路消耗電功率最小小答案：答案：C3.非純電阻電路中電功率和電熱的計算非純電阻電路中電功率和電熱的計算微型吸塵器的直流電動機的內阻一定，為微型吸塵器的直流電動機的內阻一定，為1 ，當加在它兩端的電壓為當加在它兩端的電壓為2.0 V時，電流為時，電流為0.8 A，且能正常工作，求：且能正常工作，求：(1)它的額定輸入功率多大？它的額定輸入功率多大？(2)工作時由導線發熱損失的功率多大？工作時由導線發熱損失的功率多大？(3)它的最大輸出

12、功率多大？它的最大輸出功率多大？ 【解析解析】(1)電動機的額定輸入功率為：電動機的額定輸入功率為：P額額UI2.00.8 W1.6 W.(2)電動機的發熱功率為：電動機的發熱功率為：P熱熱I2R(0.8)21 W0.64 W.(3)根據能量的轉化與守恒，電動機的最大輸出功根據能量的轉化與守恒，電動機的最大輸出功率為：率為：P出出P額額P熱熱0.96 W.【答案答案】(1)1.6 W(2)0.64 W(3)0.96 W【方法總結方法總結】含含電動機電路的分析與計算電動機電路的分析與計算并不是所有含有電動機的電路都是非純電阻電路，并不是所有含有電動機的電路都是非純電阻電路，要注意區分電動機正常工

13、作和被卡住兩種情況要注意區分電動機正常工作和被卡住兩種情況(1)(1)當電動機正常工作時，要注意分清電功和電熱當電動機正常工作時，要注意分清電功和電熱的關系，電動機消耗的電能也就是電流做的功的關系，電動機消耗的電能也就是電流做的功W WUItUIt，電動機產生的內能必須用，電動機產生的內能必須用Q QI I2 2RtRt來求來求，另外，另外，還要注意能量守恒定律的應用即，還要注意能量守恒定律的應用即W WQ QE E( (E E為其為其他形式的能他形式的能) )或或P P入入P P機機P P熱熱，其中，其中，P P入入UIUI，P P熱熱I I2 2R R，P P機機為機械功率為機械功率(2)

14、(2)當電動機被卡住時，電動機消耗的電能全部轉當電動機被卡住時，電動機消耗的電能全部轉化為電動機產生的內能，化為電動機產生的內能，W WQ Q，即，即UItUItI I2 2RtRt. .練習三、練習三、在研究微型電動機的性能時，可采用如在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路當調節滑動變阻器圖所示的實驗電路當調節滑動變阻器R，使電，使電動機停止轉動時，電流表和電壓表的示數分別為動機停止轉動時，電流表和電壓表的示數分別為0.5 A和和1.0 V；重新調節；重新調節R，使電動機恢復正常運，使電動機恢復正常運轉時，電流表和電壓表的示數分別為轉時，電流表和電壓表的示數分別為2.0 A和和1

15、5.0 V求這臺電動機正常運轉時的輸出功率和電動求這臺電動機正常運轉時的輸出功率和電動機的線圈電阻機的線圈電阻答案：答案：22.0 W2 總結總結1.下列關于電功的說法中，錯誤的是下列關于電功的說法中，錯誤的是()A導體內電場力移送電荷所做的功叫做電功導體內電場力移送電荷所做的功叫做電功B電流做功的過程，就是電能轉化為其他形式電流做功的過程，就是電能轉化為其他形式能的過程能的過程C電流做功消耗的能量，由電源供給電流做功消耗的能量，由電源供給D電功就是電能電功就是電能課堂練習課堂練習解析：解析：根據電場力做功的定義及特點，可以判斷根據電場力做功的定義及特點，可以判斷A、B、C均正確電功是電能轉化為其他形式能均正確電功是電能轉化為其他形式能量的量度，功和能量是不同的概念，量的量度，功和能量是不同的概念，D錯錯答案：答案：D2通過通過電阻電阻R的電流為的電流為I時，在時間時，在時間t內產生的熱內產生的熱量為量為Q；若電阻為；若電阻為2R，電流為，電流為I/2，則在時間，則在時間t內內產生的熱量為產生的熱量為()A4Q B2QCQ/2DQ/4答案答案：C 答案：答案：BD 4如圖所示電路中，如圖所示電路中，R1、R2都是都是4 W、100 的的電阻，電阻，R3是是1 W、100 的電阻，則的電阻，則A、B間允許間允許消耗的最大功率是消耗的最