3.3 焦耳定律 学案 (6)

3.3
焦耳定律
学案6
【学习目标】　
1、理解电流做功和电功率的概念
2、理解焦耳定律
3、掌握焦耳定律在纯电阻电路和非纯电阻定律中的应用
【学习重点】　
焦耳定律
【知识要点】　
一、电功和电功率
1．电功和电功率
（1）．电功的实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。
表达式：W=IUt单位：焦耳（J）。1J=1V·A·s
注：
①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。
②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。
（2）电功率：
表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）单位：瓦特（W）。1W=1J/s
二、焦耳定律
1．焦耳定律
（1）内容：____________________________________________________________。
表达式：Q=I2Rt
（2）热功率：________________________________________。即P=Q/t=I2R
三、电功和电热的比较
问题1：对任何电路，电流做功和电热，各自应如何计算？
问题2：在纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间有什么样的关系？
问题3：在非纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间又是什么样的关系？
【典型例题】　
【例1】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的，潮差越大，海水流量越大，发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为3.6×１０7
kW。1980年8月，在浙江江厦建成第一座潮汐电站，装机量为3×103
kW，平均年发电量为1.7×107
kW·h，其规模居世界第二位。
（1）试根据上文中给出的数据，计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几小时
（2）设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为6
m，计算每次涨潮时流量是多大 （设潮汐电站的总能量转换效率为50%）
【例2】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160
V，电压表的读数为110
V，求
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）输入到电动机的电功率是多少？
（3）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1
h所产生的热量是多少？
解析：
（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则
U1=110
V，U2=U-U1=（160-110）V=50
V
通过电动机的电流为I，则I==
A=5
A
（2）输入到电功机的电功率P电，P电=U1I=110×5
W=550
W
（3）在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=52×0.6
W=15
W
（4）电动机工作1
h所产生的热量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600
J=54000
J
【反思】
收获
疑问
【达标训练】　
1．下列关于电功和电功率的说法中，正确的是（
A
）
A．电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能
B．电流做功越多，则功率越大
C．电功率越小，则电流做的功一定越小
D．额定电压相同的用电器A和B，额定功率PA＞PB，两者串联后接在电路中，持续一段时间后，实际消耗的电能WA＞WB
2.一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R。设通过它们的电流相同（电动机正常运转），则在相同的时间内(
ABC
)
A．电炉和电动机产生的电热相等
B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
C．电炉两端电压小于电动机两端电压
D．电炉和电动机两端电压相等
3．两个绕线电阻分别标有“100Ω、10w”和“20Ω、40W”，则它们的额定电流之比为(
C
)
A．
B．
C．
D．
4．由甲地向乙地输电，输送的电功率一定，输电线的材料一定。设输电电压为U，输电线的横截面积为S，输电线因发热损失的电功率为P，下列说法中正确的是（
AD
）
A．若U一定，则P与S成反比
B．若U一定，则P与成反比
C．若S一定，则P与U成反比
D．若S一定，则P与成反比
5、如图所示，金属圆环半径为r，单位长度的电阻为R0，∠AOC为120°，电流从A点流进圆环，从B点流出圆环时，圆环消耗的功率为108W，若电流从A点流进，从C点流出时，圆环消耗的功率为__________W.(AB为直径，电压U保持不变)
121.5W
6、由于供电电压的降低，使电路中用电器的电功率降低了19%，知这时电源的电压比原来降低了__________
10%