3.3 焦耳定律 学案 (5)

3.3
焦耳定律
学案5
【学习目标】　
1．掌握电功、电功率的概念、公式；
2．掌握焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【学习重点】　
焦耳定律
【问题探究】　
1.用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？
2.如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少
3.这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？
4.电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。
设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。
【知识要点】　
1．焦耳定律的内容：___________________________________________
_______________________________________________，表达式__________
2．热功率的定义、定义式及单位。
热功率：
（1）定义：
（2）定义式：
（3）单位：
【典型例题】　
【例1】不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是
A.接在110
V的电路上时的功率为20
W
B.接在110
V的电路上时的功率为10
W
C.接在440
V的电路上时的功率为160W
D.接在220
V的电路上时的功率为40
W
解析：正确选项为BD。
（法一）由得灯泡的电阻Ω＝1210Ω
∴电压为110V时，
W=10
W
电压为440V时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.
（法二）由。可知R一定时，P∝U2，
∴当U=110V=，P=P额/4=10
W
【例2】一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2
V时，电流为0.8
A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少 电动机的机械功率是多少
解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：
电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为
P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6
W
电动机的机械功率
P机=P入-I12r=1.6-0.82×1
W=0.96W
【反思】
收获
疑问
【达标训练】　
1．一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过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(
BD
)
A．U＝4V
B．U=8V
C．E＝16J
D．E=32J
2．把两根同样材料制成的电阻丝分别连在两个电路中。A电阻丝长为L，直径为d；B电阻丝长为3L，直径为3d，要使两电阻丝消耗的电功率相等，加在两电阻丝上的电压之比应是（
C
）
A．B．
C．D．
3．如图所示，将电压U直接接在电阻R两端.R消耗的功率为9W，将电压U用较长的导线接在R两端，R消耗的功率为4W，则此时导线上消耗的功率为__________W
2
4．如图所示电路中，灯A和灯B的规格分别为220V/15W，220V/60W，要使两灯串联在电路中都不烧坏，则两端电压U最多可加到__________V，此时灯B的实际功率为___________W.
275，3.75
5．一台小型电动机在3V电压下工作，通过它的电流强度为0.2A，用此电动机提升4N的物体时，在30s内可使物体被匀速提升3m。则（1）电动机的输入功率为__________
（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量为__________。
（3）线圈的电阻为__________
0.6W，6J，5Ω