§2.5 焦耳定律乾安四中 邓宪法

【学习目标】 1 、理解电功的内涵，能够从静电学的 角度推导电功的表达式 2 、知道焦耳定律的物理意义 3 、能够从能量的转化和守恒理解电功 和电热的区别 4 、知道纯电阻电路和非纯电阻电路【学习重点】 电功率和热功率的区别和联系【学习难点】 并不是所有用电器都可以使用欧姆定律

一、电功和电功率1 ．电功 在一段电路中电场力对电荷所做的功，也就是通常所说的电流所做的功。

UItW 　在国际单位制中电功的单位是焦（ J ），常用单位有千瓦时（ kW·h ） .

1 度 =1KW·h=3.6×106J

2 ．电功率 ( 表示电流做功的快慢 )

UItWP

（ 1 ）定义：一段电路上的电功率 P 等于这段 电路两端的电压 U 和电路中电流 I 的乘积（ 2 ）单位：在国际单位制中是瓦（ W ），常 用单位还有毫瓦（ mW ），千瓦（ kW ） 　 1kW ＝ 103W ＝ 106m

W

二、焦耳定律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 。

RtIQ 22. 电热：电流通过电阻时产生的热量。3. 热功率：电流做功时发热的功率。

P=I2R

电阻丝 : 电能 → 内能

Q

I2Rt

W

UIt = I=U/R

M电动机 : 电能 → 内能 + 机械能W Q + E 机

UIt I2Rt I ＜ U/R

说明：欧姆定律不适用于含电动机的电路！

＞

三、纯电阻电路和非纯电阻电路1. 纯电阻电路：

2. 非纯电阻电路：将电能全部转化为内能的电路。如电炉、电烙铁、电饭锅等器件组成的电路。

并非所有电能都转化为内能的电路。如电路中含有电动机在转动或有电池充电的电路。 注意：白炽灯和不转动的电动机是纯电阻元件

纯电阻电路 :

非纯电阻电路 :

电能 → 内能

电能 → 内能 + 机械能

Q

I2Rt

W

UIt = U=IR电功 = 电热 ： W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R电功率 = 热功率： P =P 热 = UI = I2R = U2/R

M

W Q + E 机UIt ＞ I2Rt U ＞ IR电功： W = UIt

电热： Q = I2Rt电功率： P = UI 热功率： P 热 = I2R

例题 1 ：一个电动机，线圈电阻是 0.4Ω ，当它两端 所加的电压为 220V 时，通过的电流是 5A 。 这台电动机每分钟所做的机械功有多少？

W = Q + E 机 电动机所做的机械功为 E 机 = W － Q

解：本题涉及电功、电热和机械功，三者 之间遵从能量守恒定律，有

=UIt － I2Rt= (UI － I2R)t=(220×5 － 52×0.4) ×60J

=6.54×104J

课堂小结1 、纯电阻电路： W=Q ，即 :IUt=I2Rt ，有 I=U/R （欧姆定律成立）。

计算电功和电热时： W=Q=Pt=IUt=I2Rt=U2t/R 计算电功率和热功率时： P=IU=I2R=U2/R=W/t

2 、非纯电阻电路： W>Q ，即 :IUt>I2Rt ，有 I<U/R （欧姆定律不成立）。 计算电功时，只能用 W=IUt=Pt ；计算电功率时，只能用 P=IU=W/t

计算电热时，只能用 Q=I2Rt ； 计算热功率时，只能用 P=I2R

练习 1

下列用电器中，哪些属于纯电阻用电器（ ） A. 电风扇和电吹风 B. 电烙铁和电热毯 C. 洗衣机和电冰箱 D. 白炽灯和不转动的电动机

BD

练习 2

通过电阻 R 的电流为Ⅰ时，在时间 t 内产生的热量为 Q ，若电阻为 2R ，电流为Ⅰ /2时，则在时间 t 内产生的热量为（ ） . A ． 4Q B ． 2Q C ． Q/2 D ． Q/4

C

练习 3

对计算任何用电器的电功率都适用的公式是 ( )

RIP 2Ａ．RUP2

Ｂ．

UIP Ｃ．tWP Ｄ．

CD

练习 4

在某段电路中，其两端电压为 U, 通过的电流为Ⅰ, 通电的时间为 t ，若该段电路的电阻为R, 则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是（ ）

A. 在任何电路中，电功 U t=Ⅰ Ⅰ2Rt B. 在任何电路中，电功为 U tⅠ ，电热为Ⅰ 2Rt C. 在纯电阻电路中， U t=Ⅰ Ⅰ2Rt D. 在非纯电阻电路中， U tⅠ ＞Ⅰ 2Rt

BCD

练习 5

一台电动机的线圈电阻和一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同的时间内 （ ） A. 电炉和电动机产生的热量相等 B. 电炉两端电压大于电动机两端电压 C. 电炉两端电压等于电动机两端电压 D. 电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率

AD

练习 6

电动汽车成为未来汽车发展的方向。若汽车所用电动机两端的电压为 380V ，电动机线圈的电阻为 2Ω ，通过电动机的电流为 10A ，则电动机工作 10min 。求： （ 1 ）消耗的电能 ; （ 2 ）产生的热量 ; （ 3 ）输出的机械能。

W=2.28×106JQ=1.20×105JE=2.16×106J

作业教材 55 页 1 、 2 、 4

动动脑筋 !

如右图所示的电路，若将玩具电动机卡住，电流表的示数如何变化？解释：电动机转动时，电路为非纯电阻电路，有I 非 <U/R 。若将玩具电动机卡住，则电路变为纯电阻电路，有 I 纯 =U/R ，即 I 纯 >I 非。电流变示数变大。