1、5 焦 耳 定 律 一、电功和电功率 电 功 电 功 率 概 念 静电力对定向移动的 _所做的功 单位时间内 _所做的功 公 式 W= _ P= =_ 单 位 _，符号是 _ _，简称 _，符号是 _ 物理意义 描述 _转化为其他形式的能的多少 描述电流 _ _ Wt自由电荷 电流 IUt IU 焦耳 J 瓦特 瓦 W电能 做功 的快慢 二、焦耳定律 1.内容：电流通过导体产生的热量跟 _成 正比，跟 _及 _成正比。 2.表达式： Q=_。 3.热功率： (1)定义：单位时间内的 _。 电流的二次方 导体的电阻 通电时间 I2Rt 发热量 (2)公式： P热 =_，单位： _。 (3)物理意
2、义：表示电流 _的物理量。 I2R 瓦特 (W) 发热快慢 【思考辨析】 (1)电流做功越多，电功率越大。 ( ) (2)电功率越大，电流做功越多。 ( ) (3)电流做功的过程实质上是静电力做功的过程。 ( ) (4)热功率一定等于电功率。 ( ) (5)在任何电路中都可以用 Q=I2Rt求电热。 ( ) 提示： (1) 。根据电功率公式 P= 可知，在相等 时间内电流做功越多，电功率才越大。 (2) 。电功率的大小表示做功快慢，不表示做功多 少。 (3) 。电流做功实质上是静电力做功。 Wt(4) 。只有在纯电阻电路中热功率等于电功率，非纯电阻电路中热功率小于电功率。 (5) 。在任何电路
3、中都可以用焦耳定律 Q=I2Rt求电热。 【生活链接】 如图所示，通电后，电风扇消耗电能， 那么你知道电能都转化成了什么能量吗？ 提示： 电能转化成内能和机械能。 知识点一 电功和电热的比较 探究导入： 如图所示的电吹风和电熨斗都是通过电流做功进行工作的电器。 (1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？ (2)电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 提示： (1)电吹风工作时，将电能转化为机械能和内能。 (2)电熨斗工作时，将电能转化为内能。 【归纳总结】 1.纯电阻电路和非纯电阻电路： (1)常用的电灯泡、电炉子等为纯电阻电路。电动机、电解槽等为非纯电阻电路。 (2)纯电阻电路服从欧姆定律，而非纯
4、电阻电路不完全服从欧姆定律。 (3)纯电阻电路电流做功时，电能全部转化为电热，而非纯电阻电路，电流做功将电能一部分转化为电热，一部分转化为机械能或其他形式的能。 2.电功与电热： 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功 W=UIt=I2Rt= W=UIt 电热 Q=UIt=I2Rt= Q=I2Rt 关系 W=Q WQ 2UtR2UtR3.电功率与热功率： 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功率 P电 =UI=I2R= P电 =UI 热功率 P热 =UI=I2R= P热 =I2R 关 系 P电 =P热 P电 P热 2UR2UR【典题通关】 【典例】 有一个直流电动机，把它接入 0.2 V电压的电路时，电动机不
5、转，测得流过电动机的电流是 0.4 A。若把它接入 2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是 1 A。 (1)求电动机正常工作时的输出功率。 (2)若在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？ 【正确解答】 (1)电动机不转时，说明电动机无机械 能输出，它消耗的电能全部转化为内能，此时电动机 可看作纯电阻电路，则 R= =0.5 当电压为 2 V、电流为 1 A时，电动机正常工作，有机 械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能 等于转化的机械能和内能之和。 UI转化的热功率为 P热 =I2R=0.5 W 总功率 P总 =UI=2 W，则输出功率 P出 =P总 -P热
6、 =1.5 W。 (2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输 出，看作纯电阻电路，此时的电热功率为 P热 = W=8 W。 答案： (1)1.5 W (2)8 W 22U2R 0 .5【规律方法】 电功、电热的计算方法 (1)判断电路中的用电器是纯电阻用电器还是非纯电阻用电器。 (2)分析各用电器之间的连接方式，对纯电阻电路，计算时可以利用串联电路的分压特点或并联电路的分流特点。 (3)由所求问题选取合适的公式，在非纯电阻电路中计算电功只能用 W=UIt，计算电热只能用 Q=I2Rt。欧姆定律的变形式在纯电阻电路中才能通用。 (4)对于含电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻用电器，电动
7、机不转动时是纯电阻用电器。 【过关训练】 微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为 1 ，当加在它两端的电压为 2.0 V时，电流为 0.8 A，且能正常工作，求： (1)它的额定输入功率多大？ (2)工作时由导线发热损失的功率多大？ (3)它的最大输出功率多大？ 【解析】 (1)电动机的额定输入功率为 P额 =UI=2.0 0.8 W=1.6 W。 (2)电动机的发热功率为 P热 =I2R=(0.8)2 1 W=0.64 W。 (3)根据能量的转化与守恒，电动机的最大输出功率为 P出 =P额 -P热 =(1.6-0.64)W=0.96 W。 答案： (1)1.6 W (2)0.64 W (3)0
8、.96 W 【补偿训练】 1.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比 t串 t 并 为 ( ) A.11 B.21 C.41 D.14 【解析】 选 C。设每根电热丝电阻为 R，则 R串 =2R， R并 = 。由 Q=W= t得 t串 t 并 =41 。 R22UR2.图中虚线框内是一未知电路，测得它 的两端点 a、 b之间电阻是 R，在 a、 b之 间加上电压 U，测得流过电路的电流为 I， 则未知电路的电功率一定是 ( ) A.I2R B. C.UI D.UI-I2R 2UR【解析】 选 C。选项 A、 B的表达式只适用于纯电阻电
9、路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，功率 P=UI总是适用的， C选项正确。 知识点二 串、并联电路中电功率的分析与计算 探究导入： 1.将额定电压均为 1.5 V，额定功率分别为 0.3 W和 0.5 W的小灯泡 A、 B串联起来接在电压为 U的电源上，两灯均发光，则两灯泡哪一个较亮？ 提示： 由 P= 得 R= ，故 A、 B两灯的电阻分别为 7.5 和 4.5 ，将它们串联起来接入电路后通过两灯的 电流相等，由 P=I2R可知， A灯较亮。 2UR2UP2.标有 “ 220 V 40 W” 的白炽灯泡和 “ 220 V 40 W”的电动机，把它们并联后接到 220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？ 提示： 不相同。电动机和灯泡消耗的电能相同，电动机有一部分电能转化为电热，另一部分转化为机械能；灯泡消耗的电能几乎全部转化为电热。
