1、第5节焦耳定律学习目标：学习目标：1.1.理解电功和电功率的概念，明确电流做功的实质理解电功和电功率的概念，明确电流做功的实质;2.2.理解电功率和热功率理解电功率和热功率;3 3.熟悉熟悉串、并联电路中的电功率的分析与串、并联电路中的电功率的分析与计计算。算。如图所示，已知电路两端的电势差为如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为，电路中的电流为I，在，在t时间内时间内通过导体某截面的电荷量是多少？把这些电荷从左端移到右端，静电力通过导体某截面的电荷量是多少？把这些电荷从左端移到右端，静电力做功是多少？做功是多少？探究：通电导线中电场力做功q=ItW=qU=UIt一、电功(1)定义
2、：电路中静电力对定向移动的电荷所做的功，也叫电流做功；(2)公式：WUIt(3)单位：焦耳(J)千瓦时(kWh)亦称为“度”1度=1KWh3.6106焦耳(4)物理意义：反映有多少电能转化为其他形式的能（适用所有的电功计算）（适用所有的电功计算）问题问题2 2：电流做功不仅有多少，而且还有快慢，那么如何描述电流做电流做功不仅有多少，而且还有快慢，那么如何描述电流做功的快慢呢功的快慢呢?1.1.定义：定义：单位时间内电流所做的功。电流在一段电路上做功的功率电流在一段电路上做功的功率P P等于这段电路上的电流等于这段电路上的电流I I与这段与这段电路两端的电压电路两端的电压U U的乘积。的乘积。二
3、、电功率2.2.公式公式:4.4.物理意物理意义：义：反映电流做功的快慢。反映电流做功的快慢。P=W/t=IU3 3、单位：单位：瓦瓦(W)千瓦千瓦(kW)几种常见家用电器的额定功率几种常见家用电器的额定功率 5.5.额定功率和实际功率额定功率和实际功率额定功率额定功率:用电器在用电器在额定电压额定电压下工作的功率；下工作的功率；是用电器正常工作的最大功率 实际功率实际功率:用电器在用电器在实际电压实际电压下工作的功率。下工作的功率。用电器用电器2929寸寸彩电彩电电熨电熨斗斗电冰电冰箱箱微波炉微波炉台灯台灯额定电压额定电压（V V）220220220220220220220220220220
4、额定功率额定功率（W W）200200500500150150100010005050下图所示的电路中，两电阻串联，其阻值下图所示的电路中，两电阻串联，其阻值R R1 1=2=2，R R=3=3，电路总电压为，电路总电压为U U，各电阻消耗的功率分，各电阻消耗的功率分别为别为P P1 1、P P2 2，则，则 P P1 1：P P2 2=？R 1R 2U1U2UI电压分配电压分配:U U1 1U U2 2=R R1 1R R2 2 电功率分配电功率分配:P P1 1 P P2 2=R R1 1 R R2 2 R 1R 21I2IUI电流分配电流分配:电功率分配电功率分配:1221RRIIP P
5、1 1 P P2 2=R R2 2 R R1 1（反比）（反比）（正比）（正比）【结论】结论】无论是无论是串联串联电路还是电路还是并联并联电路，电路电路，电路消耗的消耗的总功率总功率等于等于各电阻消耗的功率之和各电阻消耗的功率之和。五、串、并联电路中的电功率的分析与五、串、并联电路中的电功率的分析与计计算算1 1、串联：、串联：2 2、并联：、并联：若两个电阻并联，若两个电阻并联，R R1 1=2=2，R R=3=3 ，则，则P P1 1：P P2 2=？练练1：如图，已知如图，已知R1=6，R2=3，R3=4，则接入电路，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为后这三只电阻的实际功率之比为_。
6、1 2 6【练2】(多选)如图如图2所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等。则下列对这两个后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等。则下列对这两个电路中的电路中的U甲甲、U乙乙、R甲甲、R乙乙之间的关系的说法，正确的是之间的关系的说法，正确的是()A.U甲甲2U乙乙 B.U甲甲2U乙乙C.R甲甲4R乙乙 D.R甲甲2R乙乙BC【练3】将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两端，R1消耗的功率为P1，R2消耗的功率为3P1，当把它们串联在电压为4U的电源两端时，下列说法正确的是()A.R1两端的电压为U
7、B.R2消耗的功率变小 C.通过R2的电流变小 D.两个电阻消耗的总功率为12P1D【大本例【大本例2】现有标有“110 V40 W”的灯泡L1和标有“110 V100 W”的灯泡L2及一只最大阻值为500 的滑动变阻器R，将它们接在220 V的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是()C电压分配电压分配:U U1 1U U2 2=R R1 1R R2 2 P P1 1 P P2 2=R R1 1 R R2 2 电功率分配电功率分配:（正比）1 1、串联：、串联：（正比）2 2、并联：、并联：电功率分配电功率分配:电流分配电流分配:1221RRIIP P1 1 P P2 2=R R2 2
8、R R1 1（反比）（反比）一、电功一、电功1 1、计算：、计算：W WUItUIt2 2、物理意义：反映有多少、物理意义：反映有多少电能电能转化为转化为其他形式的能其他形式的能二、电功率二、电功率1 1、计算：、计算：P=P=W W/t t=IU=IU2 2、物理意义：、物理意义：反映电流做功的反映电流做功的快慢快慢。适用于任何电路电视机、电扇通电时间长了会发热吗？如果会，怎样求产生的热量？在金属导体中在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使
9、离子热运动加剧，将电能转化为内能，从而产生电热将电能转化为内能，从而产生电热电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢?电流，电阻，通电时间电流，电阻，通电时间三、焦耳定律（实验定律）三、焦耳定律（实验定律）1.内容：内容：电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量Q（电热）等于电流（电热）等于电流I的二的二次方、导体的电阻次方、导体的电阻R和通电时间和通电时间t三者的乘积三者的乘积2.表达式：表达式：QI2Rt4.适用于一切电路适用于一切电路（包括纯电阻电路、非纯电阻电路中电热的计算）（包括纯电阻电路、非纯电阻电路中电热的计算）3.焦耳热焦耳热单位：单
10、位：焦焦(J)、千瓦时、千瓦时(kWh)纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件 非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路 1 1、纯电阻电路中：、纯电阻电路中：能量分析能量分析:理论推导理论推导:=I=I2 2RtRt=UIt=UIt=E=E机机（含电动机、电解槽的电路）（含电动机、电解槽的电路）四、电功与电热四、电功与电热电能电能 内能内能 W WUItUIt Q QI I2 2RtRt=电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能W WQ QW W-Q QUItUItI I2 2RtRtI=U/R
11、I=U/RI IU/RU/R欧姆定律适用欧姆定律适用欧姆定律不适用欧姆定律不适用全部2 2、非纯电阻电路中：、非纯电阻电路中：能量分析能量分析:理论推导理论推导:电功电功=电热电热:=热功率：热功率：P热热=I2R电功率：电功率：P=UI=电功率电功率热功率热功率RUP2tWP【针对训练】【针对训练】1对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（）AP P=I I2 2R RBCP=UIP=UID CD2不考虑温度对电阻的影响，对一个不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的的灯泡，下列说法正确的是灯泡，下列说法正确的是()A接在接在110 V的电
12、路上时的功率为的电路上时的功率为20 W B接在接在110 V的电路上时的功率为的电路上时的功率为10 WC接在接在440 V的电路上时的功率为的电路上时的功率为160W D接在接在220 V的电路上时的功率为的电路上时的功率为40 W BCD练练3 3、规格为规格为“220 V“220 V36 W”36 W”的排气扇，线圈电阻为的排气扇，线圈电阻为40 40，求：，求：(1)(1)接上接上220 V220 V的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；的功率；(2)(2)如果接上如果接上220 V220 V的电压后，扇叶被卡住，不能转动，的电压
13、后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。求电动机消耗的功率和发热的功率。答案答案(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W纯电阻电路：纯电阻电路：W W电电=Q=Q；P P电电=P=P热热非非电阻电路：电阻电路：W W电电=Q+E=Q+E其他其他 ；P P电电=P=P热热+P+P其他其他【巩固训练】【巩固训练】4某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量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，电源提供恒定电压电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒的恒定速度向上提升重物时
14、，电路中电流强度定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，（g=10m/s2）求：求：（1）该电动机提升重物时，输入的电功率是多少）该电动机提升重物时，输入的电功率是多少?电动机的机械功电动机的机械功率是多少率是多少?（2）电动机线圈电阻）电动机线圈电阻R（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？）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？550W450W43025W质量为质量为M=70 kgM=70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力F F阻恒为阻恒为车和人总重的车和人总重的k=0.02k=0.02倍
15、，倍，g g取取10 m/s10 m/s2 2，求：，求：（1 1）此车电机的内阻和正常工作时的效率；）此车电机的内阻和正常工作时的效率；（2 2）仅在电机正常工作时，人骑车行驶的最大速度。（）仅在电机正常工作时，人骑车行驶的最大速度。（g g取取10 m/s10 m/s2 2）5 5、一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表、一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表（1）r=1.63 ;=85.7%（2）Vm=6m/s【变式训练】【变式训练】四盏灯泡接成图示的电路。四盏灯泡接成图示的电路。a、c灯泡的规格为灯泡的规格为“220V 40W”，b、d灯泡灯泡的规格为的规格为“220V 100W”，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。请排列这四盏灯泡实际消耗大小的顺序，并说明理由。率。请排列这四盏灯泡实际消耗大小的顺序，并说明理由。PaPdPbPc
