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第三章 恒定电流
第五节 焦 耳 定 律
知识回顾
一、串联电路中导体的电流、电压、电阻的关系
串联电路
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
U
U1
U2
U3
串联电路，总电阻是
越串越大，大于最大的
知识回顾
二、并联电路中导体的电流、电压、电阻的关系
并联电路
I0
I1
I2
I3
R1
R2
R3
U1
U2
U3
并联电路，总电阻是
越并越小，小于最小的
知识回顾
三、电流表G改装成大量程电流表
G
Ig
R
I
IR
分流电阻
A
I
知识回顾
四、电流表G改装成电压表
分压电阻
G
Ig
Ug
R
UR
A
U
新课导入
思考：以下电器在工作时，是将什么能转化为什么能？
电能转化为热能
电能转化为机械能
电能转化为化学能
功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程
电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量
新课讲解
思考：如何计算电流做的功呢？
电流做功的实质
如图：某段电路两端的电势差为U，t时间内有电荷q从左端移到右端，这一过程中，静电力做功是多少？
导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功。自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移动，结果电荷的电势能减小，其他形式的能增加。
U
+
+
+
q
+
+
+
q
+
+
+
q
解析：静电力做功W=qU，
其中q=It
解得：W=UIt
新课讲解
电功率
国际单位制中电功单位是焦耳，符号J；
常用单位：千瓦时（KWh） 1KWh=3.6×103J
一、电功
定 义：
电路中电场力所做的功，即电流所做的功
W=UIt；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的乘积
▲根据欧姆定律I=U/R可推得：
W=U2t/R=I2Rt
表达式：
单 位：
适用于任何电路
仅适用于纯电阻电路
国际单位制中电功单位是瓦特，符号W；
常用单位：千瓦（KW）
二、电功率
定 义：
电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积
P=UI
▲根据欧姆定律I=U/R可推得：
P=U2/R=I2R
表达式：
单 位：
适用于任何电路
仅适用于纯电阻电路
▲额定功率和实际功率
额定功率：用电器铭牌上所标示的功率
实际功率：用电器在实际电压下工作的功率
例：如图，a、c灯泡的规格为“220V40W”，b、d灯泡的规格为“220V100W”，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功率大小的顺序。
×
×
×
×
a
b
c
d
U
思考：这些用电器有什么共同特点？
电炉子
电烤箱
电暖气
电熨斗
电能全部转化为内能（热能）
如何计算电流产生的热能呢？
三、焦耳定律
1.纯电阻电路：
电能全部转化为内能（热能）的电路。例如：含有电阻、灯泡、电炉等电器的电路
2.非纯电阻电路：
电能一部分转化为内能（热能）、一部分转化为其它形式的能的电路。例如：含有电动机、电解槽等设备的电路
W=Q
W=Q+E
3.内容：
电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积
Q=I2Rt
注意：在纯电阻电路中，W=Q
UIt=I2Rt=U2t/R
在非纯电阻电路中，W>Q
W=UIt Q=I2Rt
4.热功率：
单位时间内导体的发热功率
P=I2R
思考：电功率与热功率的区别？
探究：电路中电阻消耗的功率与电阻有什么关系？
根据P=I2R可知，在串联电路中，电阻消耗的功率与电阻成正比
串联电路
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
U
U1
U2
U3
并联电路
I0
I1
I2
I3
R1
R2
R3
U1
U2
U3
根据P=U2/R可知，在并联电路中，电阻消耗的功率与电阻成反比
探究：电路中总功率与各电阻消耗的功率有什么关系？
电路中总功率等于各电阻所消耗功率之和，
即P总=P1+P2+······+Pn
串联电路
R1
R2
R3
I0
I1
I2
I3
U
U1
U2
U3
并联电路
I0
I1
I2
I3
R1
R2
R3
U1
U2
U3
焦耳定律的应用
非纯电阻电路的能量关系
四、非纯电阻电路中的能量
1.在非纯电阻电路中，电流做的功一部分转化为电热，一部分转化为其他形式的能。即：
效率：η=(P出/P入)×100%
P入=P热+P出
W=Q+E
其中W=UI，Q=I2Rt
2.在非纯电阻电路中，电流做的功的功率为输入功率（总功率），电阻发热的功率为热功率，剩余的为输出功率。即：
其中P入=UI，P热=I2R
电吹风中的电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，生成的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I．下列说法正确的是（ ）
A. 电吹风两端的电压U=I（R1+R2）
B. 电吹风消耗的电功率为I2（R1+R2）
C. 电吹风消耗的电功率为UI+I2（R1+R2）
D. 电吹风输出的机械功率为UI-I2（R1+R2）
D
