1、第二章第二章 恒定电流恒定电流第五节第五节 焦耳定律焦耳定律人教版选修人教版选修3-1下营中学 陈昌海 2017年10月想想他们有什么共同点？想想他们有什么共同点？提问：在静电学中，我们怎样计提问：在静电学中，我们怎样计 算电场力做功？算电场力做功？ 定义途径；定义途径； 利用电势差求电功利用电势差求电功WAB = qUAB 从能量转化的角度总结电路从能量转化的角度总结电路的某些规律的某些规律 探讨几个用电器的能量转化情况探讨几个用电器的能量转化情况 a、电流流过电炉、电流流过电炉 b、电流流过电解槽、电流流过电解槽 c、电流流过电风扇、电流流过电风扇电能转化为热能。电能转化为热能。电能转化为
2、化学能和热能电能转化为化学能和热能 电能转化为机械能和热能电能转化为机械能和热能 一、电功和电功率如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量Itq 则电场力做功即： qUW UItW 思考问题：以上的推导和结论与电思考问题：以上的推导和结论与电路的性质（如：前面路的性质（如：前面a、 b、c三种三种电路）有没有关系？电路）有没有关系？ 结论：没有关系！结论：没有关系！ 电流做功的实质电流做功的实质:电场力推动电荷做功电场力推动电荷做功 电能转化为其它形式的能。电能转化为其它形式的能。1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就电功：在一段电路中电场力所做的功
3、，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功是通常所说的电流所做的功，简称为电功UItW 电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kWh）.1kWh3.6106J2电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率UItWP（）一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积（）电功率表示电流做功的快慢（）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）1kW103W106mW额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标称的功率是
4、额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率几种常见家用电器的额定功率 用电路29吋彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）15030080010015080012004060三、焦耳定律（实验定律）三、焦耳定律（实验定律）3、 适用于一切电路适用于一切电路（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的计算。（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的计算。 非纯电阻电路和纯电阻电路？非纯电阻电路和纯电阻电路？电能全部转化为内能如电能全部转化为内能如白炽电灯、电炉、电热毯等白炽电灯、电炉、电热毯等只有部分电能转化为内
5、能。只有部分电能转化为内能。电路中含用电动机、电解槽等。电路中含用电动机、电解槽等。电功率和热功率电功率和热功率 将将a类电路用能量守恒的关系写出完类电路用能量守恒的关系写出完整的方程整的方程 写方程写方程化简化简得出欧姆定律得出欧姆定律 对对b类和类和c类电路电路应用同样的关系，类电路电路应用同样的关系，还能得出欧姆定律吗？还能得出欧姆定律吗？ 不能。不能。 可以看出，并不是所有的用电元件都可以看出，并不是所有的用电元件都是适用欧姆定律的是适用欧姆定律的 2其他其他 22非纯电阻电路非纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路: : 电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/
6、RM非纯电阻电路非纯电阻电路: :电能电能 内能内能+ +其它形式的能其它形式的能WW - QQUIt I2RtIU/R说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！指某段电路指某段电路在某段时间在某段时间内消耗的全内消耗的全部电能部电能! ! 指转化为指转化为内能的那内能的那部分电能部分电能! !纯电阻电路纯电阻电路: : 非纯电阻电路非纯电阻电路: :电能电能 内能内能电能电能 内能内能+ +其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R电功电功 = = 电热电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R电功率电功率=热功率热功率：P =P热热 =
7、 UI = I2R = U2/RMWW - QQUIt I2RtIU/R电功：电功：W= UIt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=UI热功率：热功率：P热热=I2R电功电功等于等于电热电热电功电功大于大于电热电热电热电热1. 1. 电功电功WW 定义：定义：在一段电路中电场力所做的功在一段电路中电场力所做的功, ,也就是通常也就是通常 说的电流所做的功说的电流所做的功, ,简称电功简称电功. . 公式：公式：W=UW=UI It t 单位：单位：J J 2. 2. 电功率电功率P P 定义：定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率单位时间内电流所做的功叫做电功率 公式：公式：P=W/t
8、=UP=W/t=UI I 单位：单位：WWkWkWhkWh1kWh=3.61kWh=3.610106 6J J小结：电功和电功率、电热和热功率小结：电功和电功率、电热和热功率 3. 3. 焦耳定律焦耳定律 内容：内容：电流通过某导体，在时间电流通过某导体，在时间t t内产生的热量内产生的热量, , 跟电跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。 公式：公式：Q=Q=I I2 2RtRt 公式：公式：P P热热=Q/t=Q/t=I I2 2R R 单位：单位：W kWW kW4. 4. 热功率：热功率：P P热热 导体在单位时间内发出的热量导体在单位时间内发
9、出的热量电功与电热电功与电热 1、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ ） AP BU 2/ r CP 2r /U 2 DP P 2r / U 2 非纯电阻电路中计算非纯电阻电路中计算 电功率只能用电功率只能用P=UP=UI I， 热功率只能用热功率只能用P P热热=I I2 2R R课堂训练课堂训练C答案：答案：4典型例题典型例题 例例2 2、把标有、把标有“220V100W”220V100W”的灯泡接到的灯泡接到220V220V的电的电路中，通过灯丝的电流路中，通过灯丝的电流I I和实际功率各有多大？若和实际功率各有多大？
10、若接到接到110V110V的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）阻不变。）解解：灯泡的电阻：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100=484 （1）灯泡接）灯泡接220V时，通过灯丝的电流时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率实际功率P=UI=220220/484W=100W （2）灯泡接）灯泡接110V时，通过灯丝的电流时，通过灯丝的电流 I/=U/R=110/484A=0.23A 实际功率实际功率P/=U/I/=110110/484W=25W 答案：答案：AD 例4、一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相
11、同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ） AU4V BU=8V CE16J DE=32Jn答案：答案：BD 例例5、有一个直流电动机，把它接入、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是工作，工作电流是1A。求：。求： （1）电动机正常工作时的输出功率。）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）如在正常工作时，转子突然
12、被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中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）转子不转动时为纯电阻用电器）n答案：答案：1.5W，8W 答案：答案：2.16W，1.44W答案：答案：1.5W探究实验： 给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各 1 只、导线若干。 请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。运运行情况行情况物理物理量量卡卡 住住 电电 压压 U U（V V） 电流电流I I （A A） 电电 阻阻 R R（ ）总功率总功率 电功率电功率 （UIUI）（WW）热功率热功率 I I2 2R R（WW）机械功率机械功率 UI -IUI -I2 2R R （WW） 转转 动动30.1300.30.303 0.0830 0.24 0.192 0.048 电能电能 内能内能卡住：卡住：运转：运转：M电能电能 机械能机械能+内能内能
