第二章恒定电流

第二章恒定电流 2.5 焦耳定律

一、电功 1、定义：电场力(或电流)所做的功. 电功是电能转化为其他形式能的量度. 电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转化为化学能。电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程。电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。

W=IUt 一、电功 2、公式: 一段电路两端的电压为U,通过的电流为I, 则在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量： q=I t 电场力做功：W=qU

一、电功 电功普适公式 1、定义：电场力(或电流)所做的功. W=IUt 2、公式: 电流在一段电路中所做的功W等于这段电路中的电流 I 、电路两端的电压U、通电时间t 三者的乘积． 3、单位：焦(J)千瓦时(kW·h). 1kW·h＝3.6×106J

二、电功率 电功率普适公式 P =W/t=IU 2、公式: 1、定义：单位时间内电流所做的功. 表示电流做功的快慢．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． 3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)．　1kW＝103W

二、电功率 800～1200 额定电压（V） 40～60 用电器 29寸彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯 100～150 220 220 220 额定功率（W）～150 300～800 220 220 额定功率和实际功率额定功率:用电器在额定电压下工作的功率. 实际功率:用电器在实际电压下工作的功率. 几种常见家用电器的额定功率输入功率和输出功率输入功率:用电器输入端的电压与输入电流之积. 输出功率:用电器输出端的电压与输出电流之积.

三、电热 电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢? 1、定义:电流通过导体产生的热量. 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，使离子热运动加剧，将电能全部转化为内能．

三、电热 Q=I2Rt 1、定义:电流通过导体产生的热量. 2、公式: (1)推导：电能全部转化为内能： Q=W=IUt 欧姆定律：U=IR (2)实验:

三、电热 电热普适公式 Q=I2R t 2、公式: 焦耳定律：电流通过导体产生的热量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、单位：焦(J)千瓦时(kW·h). 焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路．纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机）．非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路．

四、热功率 热功率普适公式 P=Q /t=I2R 2、公式: 1、定义:单位时间内的发热量. 热功率P等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积． 3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)．

R M 纯电阻电路: 电能→内能 I=U/R Q I2Rt W IUt 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能! = 非纯电阻电路: 电能 → 内能+其它形式的能 I＜U/R W W其指转化为内能的那部分电能! 说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！ Q ＞ IUt I2Rt

R M 纯电阻电路: 电能 → 内能 I=U/R Q I2Rt W IUt = 电功 = 电热: IUt = =I2Rt =Q W= U2t/R 电功率=热功率：P = IU= U2/R= I2R =P热非纯电阻电路: 电能 → 内能+其它形式的能 I＜U/R Q W其 W ＞I2Rt IUt 电功：W= IUt 电热：Q=I2Rt 电功率：P=IU 热功率：P热=I2R

小结: 电功和电功率、电热和热功率一、电功W 定义：电场力(或电流)所做的功. 公式：W=IUt 单位：J 1kWh=3.6×106J 对纯电阻电路: 电功=电热电功率=热功率对非纯电阻电路: 电功>电热电功率>热功率二、电功率P 定义：单位时间内电流所做的功公式：P=W/t=IU单位：W kW 三、电热Q 定义: 电流通过导体产生的热量. 公式：Q=I2Rt 单位：J 焦耳定律：电流通过导体产生的热量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．四、热功率P热定义：单位时间内的发热量公式：P热=Q/t=I2R单位：W kW

例1：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是()例1：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是()

W = = 计算电功率的普适公式为: P IU t 只有在纯电阻用电器的前提下，才可由改写电功率的表达式．解析：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、电解槽等)．所以，正确选项为C、D．

Q = = 计算热功率的普适公式为: P I2R t 例2、对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 ( )

例3、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，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? 解:电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律: P电＝P热+P机由焦耳定律:电动机的热功率为: P热＝I2R 消耗的电功率为: P电＝IU 因此电动机所做机械功的功率: P机＝P电－P热＝IU－I2R 根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为: W＝P机t=(IU一I2R)t =(5×220-52×0.4) ×60J =6.5×104J

例3、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，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? 解:据能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W 故电动机每分钟所做的机械功为: W=(IU-I2R)t =(5×220-52×0.4) ×60 J =6.5×104 J

= 1.电功: W IUt = 2 Q I Rt 3.电热: W 2.电功率: = = P IU t Q 4.热功率: = = 2 P I R t 小结: 电功和电功率、电热和热功率对纯电阻电路: 电功=电热电功率=热功率对非纯电阻电路: 电功>电热电功率>热功率

电功、电功率的计算 1、用电器正常工作的条件： ①用电器两端的实际电压等于其额定电压. ②用电器中的实际电流等于其额定电流． ③用电器的实际电功率等于其额定功率．由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件. 灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程． 2、用电器接入电路时： ①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变． ②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.

1、一个电炉额定电压为220V，额定功率为800W，如果接入110V电路中，实际消耗的功率为多大?1、一个电炉额定电压为220V，额定功率为800W，如果接入110V电路中，实际消耗的功率为多大? 200W

R3 R2 R1 2、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于( ) A、2：3：6 B、6：3：2 C、1：2：3 D、3：2：1 A 在串联电路中，功率跟电阻成正比。

3、下图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于( ) A、2：3：6 B、6：3：2 C、1：2：3 D、3：2：1 D 在并联电路中，功率跟电阻成反比。

4、如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。4、如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。 1∶2∶6

5、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，超过这个功率，电阻器就会被烧坏。现有一个“100Ω 4W”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大？ 0.2A;20V

6、有人用一个“100Ω，4W”的电阻和一个“50Ω，8W”的电阻串联，作为150Ω电阻使用，则该 150Ω电阻允许通过的最大电流为____；能承受的最大电压为_____；额定功率为。 0.2A;30V;6W

L1 L2 L2 L1 L1 L2 L1 L2 A B C D 7、如图所示，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”字样，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？ B

8、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为( ) A．PB．U2/r C C．P2r/U2 D．P-P2r/U2 非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R 所以正确的是（C）

作业: 问题与练习:4 - 5

第二章 恒定电流