1、第1页25 焦 耳 定 律 第2页学 习 目 标 第3页学习重点考查热度理解电功、电功率及此过程中的能量转化的关系知道焦耳定律的物理意义，掌握焦耳定律的应用从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路第4页基 础 梳 理 第5页一、电功1电功：电场力对电荷所做的功，叫电功2公式：WUqUIt，即电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压 U、电路中的电流 I、通电时间 t 三者的乘积3单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号为 J，常用的单位还有千瓦时(kWh)，也称“度”，1 kWh3.6106 J.4实质：所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电
2、力在做功，静电力做正功电势能减少，宏观称为消耗了电能第6页5意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就表明有多少电能转化为其他形式的能，即电功是电能转化为其他形式能的量度第7页二、电功率1电功率：电流在一段电路上做功的功率 P 等于电流 I 与这段电路两端的电压 U 的乘积2公式：PWt UI.【公式理解】(1)电功率 PUI 适用于任何电路(2)在纯电阻电路中，PI2RU2R.第8页3单位：瓦特，符号为 W(国际单位制)，常用的还有千瓦(kW)，1 kW1 000 W.4意义：电功率表示电流做功的快慢5用电器的额定功率和实际功率(1)额定功率：用电器长期正常工作时的
3、最大功率，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率(2)实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率(3)用电器在实际工作中，实际功率与额定功率的关系 P 实P 额第9页三、焦耳定律1焦耳定律：电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能，这就是电流的热效应，描述它的定量规律就是焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比(2)公式：QI2Rt.(3)单位：焦耳，符号 J.第10页(4)焦耳定律的微观解释：在电场力的作用下，金属中做定向移动的自由电子频繁的与金属正离子发生碰撞，不断地把定向移动的动能传递给正离子，使粒子热运动加剧，从而把电能转化为
4、内能，温度升高(5)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第11页2热功率(1)定义：单位时间内的发热量叫热功率(2)表达式：热功率即电能转化为内能的功率PQt I2R(3)单位：瓦特，符号 W.(4)实质：电能转化为内能的功率第12页规 律 方 法 第13页考点鸟瞰高考热度考点一：电阻的串并联电路中电功率分析和计算考点二：纯电阻电路和非纯电阻电路的比较考点三：含电动机的电路分析第14页考点一 电阻的串并联电路中电功率的分析和计算1各电阻的电功率与电阻的关系 串联电路中，电流相同，由 PI2R 可知，电功率跟电阻成正比；并联电路中，电压相同，由 PU2R 可知，电功率跟电阻成反比
5、2串联电路中消耗的总功率 PUI(U1U2)IU1IU2IP1P2，即总功率等于串联各个电阻消耗功率之和3并联电路中消耗的总功率 PUIU(I1I2)UI1UI2P1P2，即总功率等于并联各个电阻消耗功率之和第15页某人从国外带回一台用电器，额定电压是 110 V，额定功率是 25 W，因不能适应我国的 220 V 电网电压，而不能使用有人建议将该用电器跟一只“220 V，100 W”的白炽灯串联后再接入 220 V 的电路中，则下列说法正确的是()A这台用电器能够正常工作B这台用电器承受的实际电压会高于 110 VC这台用电器承受的实际电压会低于 110 VD白炽灯的实际功率等于 25 W第
6、16页【解析】用电器的额定电流为 I25/110 A0.227 A，灯泡工作在 220 V 电压下，其电阻为 2202/100 484，在串联电路里，灯泡工作电压小于 220 V，其实际阻值小于 484，两端电压 U110 V，这就意味着那台用电器承受实际电压会高于110 V，即 B 选项正确【答案】B第17页考点二 纯电阻电路和非纯电阻电路的比较1两种电路的比较项目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电能转化为其他形式能的用电器第18页欧姆定律服从欧姆定律 IUR不服从欧姆定律 UIR能量转化电 流 做 功 全 部转化为内能电流做功除了转化为内能外还要转化
7、为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝、白炽灯等电动机、电解槽等 第19页2.电功和电热的比较 项目电功电热电功与电热的比较电功实质是静电力移动电荷做的功 WqUUIt电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热 QI2Rt 第20页电功与电热的区别纯 电 阻 电 路中，UIR，UIt I2Rt U2R t 电功等于电热非纯电阻电路中电流通过导体时，不仅发热，而且还能做功、电解、形成磁场等，在非纯电阻电路中电功大于电热，即 WQ，UItI2Rt 电功与电热的关系纯 电 阻 电 路中，PUII2RU2R非纯电阻电路中，UII2R，U2R t 既不能表示电功，也不能表示电热第21页有一内电阻为 4.4 的
8、电解槽和一盏标有“110 V，60 W”的灯泡串联后接在电压为 220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A电解槽消耗的电功率为 120 WB电解槽的发热功率为 60 WC电解槽消耗的电功率为 60 WD电路消耗的总功率为 60 W第22页【解析】灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得 110 V电压，且干路电流 II 灯PU 60110 A，则电解槽消耗的功率 PP 灯IU60 W，C 项正确，A 项错误；电解槽的发热功率 P 热I2R 内1.3 W，B 项错误；整个电路消耗的总功率 P 总UI220 60110 W120 W，D 项错误【答案】C第23页答疑解惑(1)部分电路欧姆定律
9、 IUR只适用于纯电阻电路而不适用于非纯电阻电路：对于纯电阻电路，电流做功 WUIt，把电能全部转化成用电器的内能，产生的热量为 QI2Rt，由能量守恒定律可知 WQ，即 UItI2Rt，化简得 IUR，所以 IUR适用于纯电阻电路，电阻两端的电压 UIR.对于非纯电阻电路，电流做功 WUIt，把电能转为内能和其他形式的能 E，内能为 QI2Rt，由能量守恒定律可知 WQE，即 UItI2RtE，化简得 IUR EIRt，IIR.第24页(2)对于非纯电阻电路，不能用 PU2R 求用电器的发热功率：不论是纯电阻还是非纯电阻电路，都可以利用 PI2R 求用电器的发热功率，对于纯电阻电路来说，由于
10、 IUR，则 PI2RU2R，所以 PI2R，PU2R 都可以计算纯电阻电路的发热功率对于非纯电阻电路来说，由于 IUR，即发热功率 PI2RU2R，所以不能用 PU2R 计算非纯电阻电路的发热功率 第25页考点三 含电动机的电路分析1电动机的特性 电动机(下图)是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能，在电路计算中，欧姆定律不再适用 第26页2电动机的三个功率(1)输入功率：即电动机的总功率，P 总UI.(2)热功率：电动机线圈有电阻 r，电流通过线圈时要发热，热功率 P 热I2r.(3)输出功率：电动机做有用的功率P 出P 总P 热UII2r，P 出mgv(设物体匀速上升)(4)电
11、动机的效率：P出P总100%UII2rUI100%.第27页(5)电路分析：当电动机正常工作时，电能转化为机械能和热能，此时为非纯电阻电路，要区分电动机的总功率、输出功率和热功率，可以从能量守恒的角度分析电动机等效为一个阻值为 r 和一个无电阻的转动线圈串联而成，如图，电阻将电能转化为热能，线圈将电能转化为机械能 第28页当电动机因故障或其他原因不转动时，电能全部转化 为热能，此时电动机相当于一个纯电阻，阻值大小就等于本身线圈的电阻第29页右图是一提升重物用的直流电动机工作时的电路电动机内电阻 r0.8，电路中另一电阻 R10，直流电压 U160 V，电压表示数 UV110 V试求：(1)通过
12、电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以 v1 m/s 匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？(g 取 10 m/s2)第30页【解析】(1)由电路中的电压关系可得电阻 R 的分压 URUUV(160110)V50 V.流过电阻 R 的电流 IRURR 5010 A5 A，即通过电动机的电流 IMIR5 A.(2)电动机的分压 UMUV110 V，输入电动机的功率 P 电IMUM550 W.(3)电动机的发热功率 P 热IM2r20 W，电动机输出的机械功率 P 出P 电P 热530 W，又因 P 出mgv，所以 mP出gv53 kg.【答案】(1)5 A(2)550 W(3)53 kg第31页聚 焦 高 考 第32页高考考纲高考热度电功、电功率、焦耳定律第33页在纯电阻电路中电功与焦耳热相等，但非纯电阻电路中，电功大于焦耳热，该知识点高考涉及较少请做：课时作业（十四）
