(共18张PPT)
第二章
恒定电流
第
五
节
焦
耳
定
律
对于这些常见的电器，它们的共同特征是什么？
——电能转化为内能
问题探究
提问：在静电学中，我们怎样计算电场力做功？
问题探究
一、电功和电功率
如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It ．
则电场力做功W＝qU
即：W＝UIt
1．（1）电功定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
（3）单位：焦（J）
常用单位有千瓦时（kW·h）.
1kW·h＝3.6×106J
探究结论
（2）公式
W＝UIt
2．（1）电功率：单位时间内电流所做的功
（3）电功率表示电流做功的快慢．
（4）单位：瓦（W）
常用单位：千瓦（kW）．
1kW＝103W
（2）表达式：P＝＝UI.
３．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
用电路
29寸彩电
电熨斗
电冰箱
微波炉
台灯
额定电压（V）
220
220
220
220
220
额定功率（W）
～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
探究结论
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
问题探究
实验探究
实验结论：导体产生的热量与导体电阻、通过导体的电流、通电时间有关。
1．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
．
3.适用范围：适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁、白炽灯等。
非纯电阻电路：电路中含有电动机或有电解槽的电路．
探究结论
二、焦耳定律
2．表达式：Q＝I2Rt.
4．热功率：单位时间内导体的发热量叫做热功率．
热功率等于通电导体中电流I
的二次方与导体电阻R
的乘积．
P＝＝I2R.
探究结论
问题探究
问题：电功率和热功率都反映做功的快慢，二者意义是否相同？在纯电阻电路中电功和电功率的关系如何？在非纯电阻电路中电功和电功率的关系如何？
3．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流、电压、
电阻三者的
关系
遵循欧姆定律I＝U/R
不服从欧姆定律，由UIt＝I2Rt＋W
知U＞IR或I＜
探究结论
例1：规格为“220V，1000W”的电炉，求：
（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流
（2）
电炉的电阻
(2)电炉的电阻：
R=U额2/P额
=2202/1000Ω
=48.4Ω
典例分析
电功率的计算式P=UI
电炉是纯电阻电路，电功率也可用计算
解：
(1)由P=UI知，电炉正常工作时：I额=P额/U额
=1000/220A
≈4.5A
1.一根
60
Ω
的电阻丝接在
36
V的电源两端，在
5
min内共产生多少热量
针对训练
电阻丝为纯电阻元件，可用欧姆定律计算电流
I=
根据焦耳定律可计算热量：Q=I2Rt=6480J
例2.
如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM＝0.6
Ω，R＝10
Ω，U＝160
V，电压表的读数为110
V．则：
(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)电动机工作1
h所产生的热量是多少？
典例分析
电路中含有电动机，欧姆定律不成立
可先计算电阻R的电流，即可得电动机的电流
电动机的输入功率可用电动机的输入电压和输入电流计算
焦耳定律对于电动机同样适用
解析：
(1)
R两端的电压为
UR＝U－UM＝160
V－110
V＝50
V，
I＝＝
A＝5
A.
(2)P入＝UMI＝110×5
W＝550
W.
(3)Q＝I2RMt＝5.4×104
J
答案：(1)5
A (2)550
W (3)5.4×104
J
2.
一台电动机内阻为1
Ω，接到120
V的电源上．当电动机工作时，电流为10
A．问：
(1)电动机输入功率是多少？
(2)电动机发热功率是多少？
(3)输出的机械功率是多少？
解析：
(1)输入功率P电＝UI＝120×10
W＝1
200
W.
(2)发热功率P热＝I2r＝102×1
W＝100
W.
(3)机械功率P机＝P电－P热＝1
200
W－100
W＝1
100
W.
答案：
(1)1
200
W (2)100
W (3)1
100
W
针对训练
由输入电压和输入电流可计算输入功率
发热功率等于I2Rt
输出功率等于输入电流减去发热功率
课堂练习
1.对于纯电阻用电器，下列说法中正确的是( )
A．如果额定功率相同，额定电流较大的用电器电阻较大
B．如果额定功率相同，额定电流较大的用电器电阻较小
C．如果额定电压相同，额定功率较大的用电器电阻较大
D．如果额定电压相同，额定功率较大的用电器电阻较小
解析:由P＝I2R可知，如果额定功率相同，则额定
电流较大的用电器电阻较小；由公式P＝可知，
如果额定电压相同，则额定功率较大的用电器电阻较小．
答案:BD
额定功率相同，用P=I2R分析电流与电阻的关系
额定电压相同，用P=分析电阻与功率的关系
课堂练习
2.如下图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1∶R2∶R3是( )
A．1∶1∶1
B．4∶1∶1
C．1∶4∶4
D．1∶2∶2
解析:R2与R3并联，U2＝U3且P＝，
故R2＝R3，I2＝I3＝I1
即I1∶I2∶I3＝2∶1∶1，
根据P＝I2R
得R1∶R2∶R3＝1∶4∶4.
课堂练习
3.有一台电风扇，额定电压为220
V，额定电功率为50
W，线圈电阻为0.4
Ω。当电风扇在额定电压下工作时，关于它的线圈电阻每分钟产生的热量是多少，有四位同学计算如下，其中正确的是
A．Q=I2Rt=()2×0.4×60J=1.24J
B．Q=Pt=50×60
J=3000J
C．Q=IU
t=×220×60J=3000J
D．Q=t
=×60J=7.26×106
J
适用于任何电路
计算出的是总功
计算出的是总功
对于非纯电阻电路，该式不成立(共19张PPT)
第二章
恒定电流
第
五
节
焦
耳
定
律
1．所谓电流做功，实质上是导体中的__________对自由电荷的________在做功．
2．电流在一段电路中所做的功等于这段电路____________、电路中的______、__________三者的乘积，即W＝________.
3．单位时间内电流所做的功叫做电功率．电流在一段电路上做功的功率P等于________与这段电路____________的乘积，即P＝________.
恒定电场
静电力
两端的电压U
电流I
通电时间t
IUt
电流I
两端的电压U
IU
课前预习
4．电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为___________.
5．电热Q＝____________，热功率P＝________.
6．若电路中有电动机或电解槽，电能除转化为内能外，还转化为________或________，遵从能量守恒定律．
导体的内能
I2Rt
I2R
机械能
化学能
课前预习
一、电功和电功率
1．电功．
(1)电功的定义：电场力对电荷做的功，叫做电功．
(2)电功的表达式：W＝qU＝UIt.
即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积．
(3)单位：焦耳，符号为J.
课堂讲解
栏目链接
2．电功率．
(1)定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率．
(2)表达式：P＝＝UI.
(3)单位：瓦特，符号W.
(4)物理意义：表示电流做功的快慢．
(5)串联电路中：由P＝I2R知＝＝…＝I2，电阻越大，功率越大；并联电路中：由P＝U2/R知P1R1＝P2R2＝…＝U2，电阻越小，功率越大．
课堂讲解
例1一根电阻丝，通过2
C电荷量所消耗的电能是8
J．若在相同的时间内通过4
C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )
A．4
V 16
J
B．8
V 16
J
C．4
V 32
J
D．8
V 32
J
栏目链接
典例分析
消耗的电能等于电场力做的功：W=qU
由I=可知电流是原来的2倍
由U=IR计算电压
由W=UIt计算电能
答案：D
1．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中不正确的是( )
变式训练
A．甲灯的实际功率一定总是40
W
B．将乙灯接入110
V电路中，它的额定功率仍为60
W
C．两灯均正常发光时，甲灯丝电阻较大
D．两灯均正常发光时，甲消耗的电能较少
实际功率由电压决定，不一定等于额定功率
额定功率是反映元件的本身特性，不随电压的变化而变化
由P=I2R计算电阻
由W=Pt计算消耗的电能
答案：A
二、焦耳定律和热功率
1．焦耳定律．
(1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．
(2)表达式：Q＝I2Rt.
(3)适用范围：Q＝I2Rt可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．
课堂讲解
(4)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．
2．热功率．
电流通过导体发热的功率叫热功率．热功率即电能转化为内能的功率，即P＝＝I2R.
3．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流、电压、
电阻三者的
关系
遵循欧姆定律I＝U/R
不服从欧姆定律，由UIt＝I2Rt＋W
知U＞IR或I＜
课堂讲解
能量转化形式
电流做功全部转化为内能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝
t
电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt.W＝Q＋W其他
元件举例
电阻、电炉丝、白炽灯
电动机、电解槽
课堂讲解
常
见
的
用
电
器
课堂讲解
例2 家庭用的电吹风中，设电动机线圈的电阻为R1，它与电阻为R2的电热丝相串联，接到交流电源上．电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，如图所示，以下结论中正确的是（
）
A.P＞IU B.P＝I2(R1＋R2)
C.P＝IU D.P＞I2(R1＋R2)
栏目链接
典例分析
公式P=IU对于纯电阻电路和非纯电阻电路都适用
在非纯电阻电路中电功大于电热
2．微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1
Ω，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？
栏目链接
变式训练
公式P=IU对于纯电阻电路和非纯电阻电路都适用
无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都用P=I2R计算热功率
根据能量守恒，电动机的输出功率等于输入功率减去发热功率
解析：电动机正常工作时是非纯电阻电路
(1)额定输入功率
P额＝UI＝2×0.8
W＝1.6
W
(2)电动机发热功率
P热＝I2R＝(0.8)2×1
W＝0.64
W
(3)根据能的转化与守恒，电动机的最大输出功率
P出＝P额－P热＝0.96
W.
答案：(1)1.6
W (2)0.64
W (3)0.96
W
变式训练
1．关于三个公式P＝UI，P＝I2R，P＝，以下说法正确的是
( )
A．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率
B．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率
C．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义
D．由U＝IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率
课堂练习
2．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220
V 40
W”的灯泡，下列说法正确的是( )
A．接在110
V的电路中时的功率为20
W
B．接在110
V的电路中时的功率为10
W
C．接在440
V的电路中时的功率为160
W
D．接在220
V的电路中时的功率为40
W
课堂练习
3.下列各用电器均标有“220
V
60
W”字样，它们正常工作相同的时间，发热最多的用电器是(
)
A.电视机
B.电风扇
C.电热毯
D.一样多
课堂练习
4.如图所示的电路中，电炉电阻R＝10
Ω，电动机线圈的电阻r＝1
Ω，电路两端电压U＝100
V，电流表的示数为30
A，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？
课堂练习
解析
：通过电炉的电流强度为I1＝
A＝10
A.
通过电动机的电流强度为I2＝I－I1＝20
A.
电动机的总功率为P＝UI2＝100×20
W＝2×103
W.
因发热而损耗的功率为P′＝I2r＝400
W.
电动机的有用功率(机械功率)为P″＝P－P′＝1.6×103
W，电动机通电1
min做的有用功为W＝P″t＝1.6×103×60
J＝9.6×104
J.
答案：20
A 9.6×104
J
