2013-2014学年高中物理人教版选修3-1同步辅导与检测课件：第2章 第5节 焦耳定律
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(4)焦耳定律的微观解释
电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地 跟金属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作 用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的 热振动加剧，于是通电导体的内能增加，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．
2．热功率
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变式迁移
2．一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为 2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作．
(1)在求电动机正常工作1 min所消耗的电能时，有以 下两种不同的解法：
解法一：W＝UIt＝2 V×0.8 A×60 s＝96 J 解法二：W＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J 你认为哪种解法对，请作出判断并说明理由． (2)求电动机正常工作1 min所转化的机械能是多少．
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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＝________.
单位时间内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＝Qt ＝I2R.
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3．纯电阻电路和非纯电阻电路
元件特点
纯电阻电路
非纯电阻电路
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，
能的过程 C．电流做功消耗的能量，由电源来供给 D．电功就是电能
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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是电热的定义式，可求任何 电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．
恒定电流
第5节 焦耳定律
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随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大 功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多，据统 计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等 元件温度升高而导致的，请思考，电流通过导体为什 么会发热，产生的热量与电流大小和导线电阻等是什 么关系呢？
[提示：电能转化为热能；关系为Q＝I2Rt]
所以 I＝UP＝26260 A＝0.3 A. (2)由于电风扇是非纯电阻用电器，输入的总功率一 部分转变为内能，另一部分在电阻上转变为内能．且P＝ P机＋P内，电风扇正常工作时，转化为内能的功率的是P 内＝I2R＝0.32 ×20 W＝1.8 W，转化为机械能的功率是P 机－P内＝66 W－1.8 W＝64.2 W．电动机的效率是
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解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则 W1＝q1U1 即8＝2U1 ∴U1＝4 V 设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则
I2＝qt2＝UR2，又 I1＝qt1＝UR1 解得 U2＝qq21U1＝42×4 V＝8 V，
W2＝q2U2＝4×8 J＝32 J. 答案：D
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变式迁移 1．下列关于电功的说法中，错误的是( D ) A．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功 B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的
答案：4．导体的内能 5．I2Rt I2R 6．机械能 化学能
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一、电动和电功率 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. 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．
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祝
您
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(1)电风扇正常工作时，通过电动机的电流是多少？ (2)电风扇正常工作时，转化为机械能的功率是多 少？转化为内能的功率是多少？电动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的效率是多少？ (3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住不能转 动，这时电动机消耗的电功率和发热功率分别是多少？
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解析：(1)用电器总功率是输入电压和电流的乘积， 即P＝UI，
η＝PP机＝6646.2×100%≈97.3%.
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(3)电风扇的风叶被卡住后，通过电风扇的电流为
I1＝UR＝22200 A＝11 A．
消耗的电功率P1＝I1U＝11×220 W＝2 420 W． 发热功率P内1＝IR＝112×20 W＝2 420 W. 答案：(1)0.3 A (2)64.8 W 1.8 W 97.3% (3)2 420 W 2 420 W
答案：1．恒定电场 静电力
2．两端的电压U 电流I 通电时间t IUt
3．电流I 两端的电压U IU
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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________，它们之间遵从能量守恒．
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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
分析：利用W＝qU可求出电压U1，
再由 I＝qt ＝UR 可以求出U2，然后利用W＝qU求W2.
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(2)表达式：P＝Wt ＝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 PR11＝PR22＝ …＝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．
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注意：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，表明有多少电能转化为其他形 式的能．可见电功反映了电能转化为其他形式能的多 少．电功的表达式W＝UIt以及电功率P＝UI适用于所有电 流做功和功率的计算．
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解析：(1)解法一对．因为电动机工作时电能没有全部 转化为内能，而大部分转化为机械能．解法二求出的是电动 机工作时产生的电热，只占所消耗电能的一部分．
(2)电动机工作1 min消耗的电能 W＝UIt＝2 V×0.8 A×60 s＝96 J 电动机工作1 min产生的电热 Q＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J 电动机工作1 min转化成的机械能． W机械＝W－Q＝96 J－38.4 J＝57.6 J 答案：(1)见解析(1) (2)57.6 J
由UIt＝I2Rt＋W知U ＞IR或I＜ U
R
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电流做功全部转化为内
能量转化 形式
能：W＝Q＝UIt
＝I2Rt＝ U2 t， R
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
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一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压 后，消耗功率为66 W，问：
(4)焦耳定律的微观解释
电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地 跟金属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作 用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的 热振动加剧，于是通电导体的内能增加，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．
2．热功率
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2．一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为 2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作．
(1)在求电动机正常工作1 min所消耗的电能时，有以 下两种不同的解法：
解法一：W＝UIt＝2 V×0.8 A×60 s＝96 J 解法二：W＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J 你认为哪种解法对，请作出判断并说明理由． (2)求电动机正常工作1 min所转化的机械能是多少．
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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＝________.
单位时间内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＝Qt ＝I2R.
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3．纯电阻电路和非纯电阻电路
元件特点
纯电阻电路
非纯电阻电路
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，
能的过程 C．电流做功消耗的能量，由电源来供给 D．电功就是电能
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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是电热的定义式，可求任何 电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．
恒定电流
第5节 焦耳定律
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随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大 功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多，据统 计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等 元件温度升高而导致的，请思考，电流通过导体为什 么会发热，产生的热量与电流大小和导线电阻等是什 么关系呢？
[提示：电能转化为热能；关系为Q＝I2Rt]
所以 I＝UP＝26260 A＝0.3 A. (2)由于电风扇是非纯电阻用电器，输入的总功率一 部分转变为内能，另一部分在电阻上转变为内能．且P＝ P机＋P内，电风扇正常工作时，转化为内能的功率的是P 内＝I2R＝0.32 ×20 W＝1.8 W，转化为机械能的功率是P 机－P内＝66 W－1.8 W＝64.2 W．电动机的效率是
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解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则 W1＝q1U1 即8＝2U1 ∴U1＝4 V 设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则
I2＝qt2＝UR2，又 I1＝qt1＝UR1 解得 U2＝qq21U1＝42×4 V＝8 V，
W2＝q2U2＝4×8 J＝32 J. 答案：D
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变式迁移 1．下列关于电功的说法中，错误的是( D ) A．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功 B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的
答案：4．导体的内能 5．I2Rt I2R 6．机械能 化学能
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一、电动和电功率 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. 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．
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(1)电风扇正常工作时，通过电动机的电流是多少？ (2)电风扇正常工作时，转化为机械能的功率是多 少？转化为内能的功率是多少？电动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的效率是多少？ (3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住不能转 动，这时电动机消耗的电功率和发热功率分别是多少？
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解析：(1)用电器总功率是输入电压和电流的乘积， 即P＝UI，
η＝PP机＝6646.2×100%≈97.3%.
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(3)电风扇的风叶被卡住后，通过电风扇的电流为
I1＝UR＝22200 A＝11 A．
消耗的电功率P1＝I1U＝11×220 W＝2 420 W． 发热功率P内1＝IR＝112×20 W＝2 420 W. 答案：(1)0.3 A (2)64.8 W 1.8 W 97.3% (3)2 420 W 2 420 W
答案：1．恒定电场 静电力
2．两端的电压U 电流I 通电时间t IUt
3．电流I 两端的电压U IU
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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________，它们之间遵从能量守恒．
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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
分析：利用W＝qU可求出电压U1，
再由 I＝qt ＝UR 可以求出U2，然后利用W＝qU求W2.
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(2)表达式：P＝Wt ＝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 PR11＝PR22＝ …＝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．
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注意：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，表明有多少电能转化为其他形 式的能．可见电功反映了电能转化为其他形式能的多 少．电功的表达式W＝UIt以及电功率P＝UI适用于所有电 流做功和功率的计算．
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解析：(1)解法一对．因为电动机工作时电能没有全部 转化为内能，而大部分转化为机械能．解法二求出的是电动 机工作时产生的电热，只占所消耗电能的一部分．
(2)电动机工作1 min消耗的电能 W＝UIt＝2 V×0.8 A×60 s＝96 J 电动机工作1 min产生的电热 Q＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J 电动机工作1 min转化成的机械能． W机械＝W－Q＝96 J－38.4 J＝57.6 J 答案：(1)见解析(1) (2)57.6 J
由UIt＝I2Rt＋W知U ＞IR或I＜ U
R
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电流做功全部转化为内
能量转化 形式
能：W＝Q＝UIt
＝I2Rt＝ U2 t， R
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
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一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压 后，消耗功率为66 W，问：