高中物理第五节焦耳定律新人教选修3-1

1、第五节第五节 焦耳定律焦耳定律第二章第二章 恒定电流恒定电流一、电功和电功率一、电功和电功率如图一段电路两端的电压为如图一段电路两端的电压为U，通过的电流通过的电流为为I，在时间在时间t内通过这段电路任一横截的电内通过这段电路任一横截的电荷量荷量Itq 则则电场力做功即：电场力做功即： qUW UItW 静电力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就电功：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，简称为电功是通常所说的电流所做的功，简称为电功UItW 电流在一段电路上所做的功等于这段电路电流在一段电路上所做的功等于这段电路两

2、端的电压两端的电压U、电路中的电流电路中的电流 I 和通电时间和通电时间 t 三者的乘积三者的乘积在国际单位制中电功的单位是焦（在国际单位制中电功的单位是焦（J），），常用单位有千瓦时（常用单位有千瓦时（kWh）.1kWh3.6106J2电功率：单位时间内电流所做的功电功率：单位时间内电流所做的功UItWP（）一段电路上的电功率（）一段电路上的电功率P等于这段电路两等于这段电路两端的电压端的电压U和电路中电流和电路中电流I的乘积的乘积（）电功率表示电流做功的快慢（）电功率表示电流做功的快慢（）单位：在国际单位制中是瓦（）单位：在国际单位制中是瓦（W），），常常用单位还有毫瓦（用单位还有毫瓦（m

3、W），），千瓦（千瓦（kW）1kW103W106mW=10-3MW额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标称的功率是称的功率是额定功率额定功率，用电器在实际电压下，用电器在实际电压下工作的功率是工作的功率是实际功率实际功率用电器只有在额定电压下工作实际功率才用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率等于额定功率几种常见家用电器的额定功率几种常见家用电器的额定功率 用电器用电器29寸彩寸彩电电电熨斗电熨斗电冰箱电冰箱微波炉微波炉台灯台灯额定电压额定电压（V）220220220220220额定功率额定功率（W）1503008001001508001200406

4、0二、电功率和热功率二、电功率和热功率 1电流做功的过程，是电能转化为其他形式电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程能量的过程电动机把电能转化为机械能；电解槽把电电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能转化为化学能；电热器把电能转化为热能能在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运碰撞，把定向移动的动能传给离子，

5、使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能动加剧，将电能完全转化为内能2焦耳定律：焦耳定律：电流通过导体时产生的热量电流通过导体时产生的热量Q等于电流等于电流I的二次方、导体的电阻的二次方、导体的电阻 R 和和通电时间通电时间 t 三者的乘积三者的乘积 RtIQ2焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路路 纯电阻电路：纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住转子被卡住的电动机的电动机也是纯电阻器件也是纯电阻器件 非纯电阻电路：非纯电阻电路：电路

6、中含有电动机在转动或有电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路电解槽在发生化学反应的电路 热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率热功率热功率等于通电导体中电流热功率等于通电导体中电流I 的二次方与的二次方与导体电阻导体电阻R 的乘积的乘积 RItQP2纯电阻电路纯电阻电路: 电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/RM非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能WW内内 +QQUIt I2RtIU/R说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！指某段电路指某段电路在某段时间在某段

7、时间内消耗的全内消耗的全部电能部电能! ! 指转化为指转化为内能的那内能的那部分电能部分电能!纯电阻电路纯电阻电路: 非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R电功电功 = 电热电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R电功率电功率=热功率热功率：P =P热热 = UI = I2R = U2/RMWW 内内 +QQUIt I2RtIU/R电功：电功：W= UIt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=UI热功率：热功率：P热热=I2R3电功率与热功率电功率与热功率 （1）区别：）区别：电功率是指某段电路

8、的全部电功率，或这段电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；端电压和通过的电流强度的乘积；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率决定于通过这段电路电流强度的平方和这率决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积段电路电阻的乘积（2）联系：）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和为除热能外其他形式的功率之和I

9、额额=P额额/U额额 =1000/220A 4.5A 例例1：规格为：规格为“220V，1000W”的电炉，求：的电炉，求： 1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 2. 电炉的电阻电炉的电阻 2.电炉的电阻：电炉的电阻： R=U额额2/P额额 =2202/1000解：解：1.由由P=UI知，电炉正常工作时：知，电炉正常工作时： =48.4例例2：对计算任何用电器的电功率都适用的对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（公式是（ ） RIP2RUP2UIP tWP 解析：解析：电功率计算的普通公式为电功率计算的普通公式为UItWP用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电

10、烙铁用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）槽等）RUI 只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式改写电功率的表达式 所以，正确选项为所以，正确选项为C、D n1 1、一个电炉额定电压为、一个电炉额定电压为220V220V，额定功率为，额定功率为800W800W，如果接入，如果接入110V110V电路中，实际消耗的功电路中，实际消耗的功率为多大？率为多大？n2 2、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R R1 1=2=2

11、，R R=3=3，R R=6=6，电路总电压为，电路总电压为U U，各电阻消耗的功率分别为各电阻消耗的功率分别为P P1 1、P P2 2、P P3 3，则，则 P P1 1：P P2 2：P P3 3等于（等于（ ）nA A2 2：3 3：6 6nB B6 6：3 3：2 2 nC C1 1：2 2：3 3nDD3 3：2 2：1 1R1R2R3在串联电路中，功率在串联电路中，功率跟电阻成跟电阻成正比正比。n3 3、右图所示的电路中，三电阻并联，其阻值、右图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R R1 1=2=2，R R=3=3，R R=6=6，干路电流为，干路电流为I I，各电，各电阻消耗的功

12、率分别为阻消耗的功率分别为P P1 1、P P2 2、P P3 3， 则则P P1 1：P P2 2：P P3 3等于（等于（ ）nA A2 2：3 3：6 6nB B6 6：3 3：2 2 nC C1 1：2 2：3 3nDD3 3：2 2：1 1在并联电路中，功率在并联电路中，功率跟电阻成跟电阻成反比反比。n4 4、在电阻上除了标明电阻值，还标明额定功率、在电阻上除了标明电阻值，还标明额定功率值，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这值，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器就会被烧坏。现有一个个功率，电阻器就会被烧坏。现有一个“100 100 4W”4W”的电阻器，允许通过

13、这个电阻器的最大电的电阻器，允许通过这个电阻器的最大电流为多大？允许加在这个电阻器两端的电压为多流为多大？允许加在这个电阻器两端的电压为多大？大？n5 5、有人用一个、有人用一个“100100，4W”4W”的电阻和一个的电阻和一个“12.512.5，8 W”8 W”的电阻串联，作为的电阻串联，作为112.5112.5电电阻使用，则该阻使用，则该 112.5112.5电阻允许通过的最大电流电阻允许通过的最大电流为为_；能承受的最大电压为；能承受的最大电压为_；额定功；额定功率为率为 WW。 n5 5、如图所示，两只灯泡、如图所示，两只灯泡L L1 1、L L2 2分别标有分别标有“110V110V，60W”60W”和和“110V110V，100W”100W”字样，另外有一只字样，另外有一只滑动变阻器滑动变阻器R