焦耳定律课件
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Fra bibliotek典型例题
• 例1、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的电
路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多
大？若接到110V的电路中结果又怎样？（假
定灯丝的电阻不变。）
解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100Ω=484Ω （1）灯泡接220V时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率P=UI=220×220/484W=100W （2）灯泡接110V时，通过灯丝的电流 I/=U//R=110/484A=0.23A 实际功率P/=U/I/=110×110/484W=25W
2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
三、两种典型电路
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电 烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡 住的电动机也是纯电阻器件．
非纯电阻电路：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．
根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度”可知： 电流的热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与 电热间有何关系呢？
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt 电功率：P=UI
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
例2．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．P B．U2/r
C．P2r/U2
D．P-
P2r/U2
非纯电阻电路中计算电功率
也即欧姆定律不成立。
纯电阻电路: 电能
W
→ 内能
Q
UIt
=
I2Rt I=U/R
电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
非纯电阻电路: 电能
M
→ 内能+其它形式的能
W
E其 + Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt
• 电机消耗的功率等于发热功率 • P′＝P热＝I′U＝5.5×220W＝1210W • 由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈．
如图所示，灯L上标有200W，电动机上标 有2000W，在A、B两端加上220V的电压时， 灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作 时的电阻．
• 答案：2Ω
• 解析：已知电灯正常工作时的功率为额定功率 200W，若能求出通过电灯的电流，即可求出电灯 正常工作时的电阻．
焦耳定律
一、电功和电功率
如图一段电路两端的电压为U，通过的电 流为I，在时间t内通过这段电路任一横截
的电荷量 q It．
则电场力做功 W qU 即：W UIt
1．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．
W UIt
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 和通电时间 t 三者的乘积．
1.规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： • (1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率 和发热的功率； • (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求 电动机消耗的功率和发热的功率． 解析： (2)扇叶被卡住不能转动后，电机相当于纯电阻， 电能全部转化为热能，此时通过排气扇电流
电功率 P=UI
=
>
热功率： P热=I2R
2.电动机的功率和效率 (1)总功率(输入功率)：P 总＝UI； (2)线圈上的热功率：P 热＝I2r； (3)输出功率(机械功率)：P 出＝P 总－P 热＝UI－I2r；
(4)效率：η＝PP出 总×100%. 说明：电动机正常转动时，必须用上面的公式计算各物理 量，欧姆定律不成立；当电动机通电后被卡住没有转动时，相 当于纯电阻电路，欧姆定律成立.
1.规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： • (1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率 和发热的功率； • (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求 电动机消耗的功率和发热的功率．
• 解析：(1)排气扇在220V电压下正常工作电流
• 发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40W＝1W • 转化为机械能的功率 • P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.
2．焦耳定律：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 ．
Q I 2Rt
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电 路． 纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电
烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住 的电动机也是纯电阻器件．
非纯电阻电路：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．
M
定律不适用
→ 内能+其它形于非电式纯路的电！能阻
W
W-Q
Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
纯电阻电路: 电能
W
→ 内能
Q
UIt
=
I2Rt I=U/R
电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
非纯电阻电路: 电能
W
M
→Q 内能+其它形式的能 W-Q
只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R
小结：
• 1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表 达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的 全部电功和电功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R =U2/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的， 它们实际上只适用于纯电阻电路。 2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化 为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有 多少电能转化为其它形式的能。
（W）
热功率 I2R
（W）
机械功率
UI －I2R
（W）
转动
3 0.08 30 0.24 0.192 0.048
卡 住 3 0.1 30 0.3 0.3
0
纯电阻电路: 电能
W
指转化为
→
内能
Q
内能的那 部分电能!
指某段电路 在某段时间
UIt
内消耗的全
部电能!
非纯电阻电路: 电能
=
I2Rt I=U/R
说明：欧姆
• 设A、B间总电流为I，A、B间总电压U＝220V，
• A、B间消耗总功率P＝200W＋2000W＝ 2200W.
因为P＝UI，所以
由IL＝I，
，
• 所以R＝ ＝
课堂小结
纯电 阻电 路 1.区分电功与电功率
非纯 电阻 电路
是否只有电阻 是否完全转化为内能 是否遵循欧姆定律
电功 W= UIt
=
>
电热 Q=I2Rt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
探究实验：
给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流 表各 1 只、导线若干。
请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工 作时总功率(电功率）和输出的机械功率。
物理 电 压
量
运
U
行情况 （V）
电流 电阻
I
R
（A） （ Ω）
总功率
[电功率]
（UI）
• 难点：区分电功与电热：
（1）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=Q。
• 即电能全部转化为内能：UIt=I2Rt→U=IR，也即欧姆定律 成立。此时有： UIt=I2Rt=（U2/R）t
V U>IR
S
（2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：W＞Q。
• 即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、 化学能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E其它＞I2Rt→U＞IR，
例2、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
微波炉 220
台灯 220
～150
300～ 800
100～ 150
800～ 1200
40～60
一、电功与电功率
• 1、电功：电场力（或电流）所做的功。
（1）定义式：W=qU=UIt （2）单位：焦耳（J）、千瓦时（kwh）。1kwh=3.6×106J
• 2、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。
（1）定义式：P=W/t=UI （2）单位：瓦特（W）。 （3）额定功率：用电器安全正常工作时消耗的功率。
实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
P额是个定值，P实是个变值。 P额≥P实。
（4）输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积。P=UI 输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积.
二、电热与热功率
1、电热：电流通过导体产生的热量。
（1）大小——Q=I2Rt --------------焦耳定律 （2）单位：焦耳（J） 2、热功率：单位时间内的发热量。
P=I2R
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能量的 过程． 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．
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，把定向移动的功能传给离子，使离子热运 动加剧，将电能完全转化为内能．
３．热功率：单位时间内导体的发热功率叫做 热功率． 热功率等于通电导体中电流I 的二次方与 导体电阻R 的乘积．
P Q I2R t
例1：规格为“220V，1000W”的电炉，求： 1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 2. 电炉的电阻
解：1.由P=UI知，电炉正常工作时：
I额=P额/U额 =1000/220A ≈4.5A
1kW＝103W＝106mW=10-3MW
３．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标 称的功率是额定功率，用电器在实际电压下 工作的功率是实际功率．
用电器只有在额定电压下工作实际功率才 等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
用电路
额定电压 （V）
额定功率 （W）
29吋彩 电
220
电熨斗 220
电冰箱 220
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）.
1kW·h＝3.6×106J
2．电功率：单位时间内电流所做的功
P W UI t
（１）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）电功率表示电流做功的快慢．
（３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常 用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）．
• 例1、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的电
路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多
大？若接到110V的电路中结果又怎样？（假
定灯丝的电阻不变。）
解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100Ω=484Ω （1）灯泡接220V时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率P=UI=220×220/484W=100W （2）灯泡接110V时，通过灯丝的电流 I/=U//R=110/484A=0.23A 实际功率P/=U/I/=110×110/484W=25W
2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
三、两种典型电路
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电 烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡 住的电动机也是纯电阻器件．
非纯电阻电路：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．
根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度”可知： 电流的热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与 电热间有何关系呢？
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt 电功率：P=UI
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
例2．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．P B．U2/r
C．P2r/U2
D．P-
P2r/U2
非纯电阻电路中计算电功率
也即欧姆定律不成立。
纯电阻电路: 电能
W
→ 内能
Q
UIt
=
I2Rt I=U/R
电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
非纯电阻电路: 电能
M
→ 内能+其它形式的能
W
E其 + Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt
• 电机消耗的功率等于发热功率 • P′＝P热＝I′U＝5.5×220W＝1210W • 由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈．
如图所示，灯L上标有200W，电动机上标 有2000W，在A、B两端加上220V的电压时， 灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作 时的电阻．
• 答案：2Ω
• 解析：已知电灯正常工作时的功率为额定功率 200W，若能求出通过电灯的电流，即可求出电灯 正常工作时的电阻．
焦耳定律
一、电功和电功率
如图一段电路两端的电压为U，通过的电 流为I，在时间t内通过这段电路任一横截
的电荷量 q It．
则电场力做功 W qU 即：W UIt
1．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．
W UIt
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 和通电时间 t 三者的乘积．
1.规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： • (1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率 和发热的功率； • (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求 电动机消耗的功率和发热的功率． 解析： (2)扇叶被卡住不能转动后，电机相当于纯电阻， 电能全部转化为热能，此时通过排气扇电流
电功率 P=UI
=
>
热功率： P热=I2R
2.电动机的功率和效率 (1)总功率(输入功率)：P 总＝UI； (2)线圈上的热功率：P 热＝I2r； (3)输出功率(机械功率)：P 出＝P 总－P 热＝UI－I2r；
(4)效率：η＝PP出 总×100%. 说明：电动机正常转动时，必须用上面的公式计算各物理 量，欧姆定律不成立；当电动机通电后被卡住没有转动时，相 当于纯电阻电路，欧姆定律成立.
1.规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： • (1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率 和发热的功率； • (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求 电动机消耗的功率和发热的功率．
• 解析：(1)排气扇在220V电压下正常工作电流
• 发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40W＝1W • 转化为机械能的功率 • P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.
2．焦耳定律：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 ．
Q I 2Rt
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电 路． 纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电
烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住 的电动机也是纯电阻器件．
非纯电阻电路：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．
M
定律不适用
→ 内能+其它形于非电式纯路的电！能阻
W
W-Q
Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
纯电阻电路: 电能
W
→ 内能
Q
UIt
=
I2Rt I=U/R
电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
非纯电阻电路: 电能
W
M
→Q 内能+其它形式的能 W-Q
只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R
小结：
• 1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表 达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的 全部电功和电功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R =U2/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的， 它们实际上只适用于纯电阻电路。 2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化 为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有 多少电能转化为其它形式的能。
（W）
热功率 I2R
（W）
机械功率
UI －I2R
（W）
转动
3 0.08 30 0.24 0.192 0.048
卡 住 3 0.1 30 0.3 0.3
0
纯电阻电路: 电能
W
指转化为
→
内能
Q
内能的那 部分电能!
指某段电路 在某段时间
UIt
内消耗的全
部电能!
非纯电阻电路: 电能
=
I2Rt I=U/R
说明：欧姆
• 设A、B间总电流为I，A、B间总电压U＝220V，
• A、B间消耗总功率P＝200W＋2000W＝ 2200W.
因为P＝UI，所以
由IL＝I，
，
• 所以R＝ ＝
课堂小结
纯电 阻电 路 1.区分电功与电功率
非纯 电阻 电路
是否只有电阻 是否完全转化为内能 是否遵循欧姆定律
电功 W= UIt
=
>
电热 Q=I2Rt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
探究实验：
给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流 表各 1 只、导线若干。
请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工 作时总功率(电功率）和输出的机械功率。
物理 电 压
量
运
U
行情况 （V）
电流 电阻
I
R
（A） （ Ω）
总功率
[电功率]
（UI）
• 难点：区分电功与电热：
（1）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=Q。
• 即电能全部转化为内能：UIt=I2Rt→U=IR，也即欧姆定律 成立。此时有： UIt=I2Rt=（U2/R）t
V U>IR
S
（2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：W＞Q。
• 即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、 化学能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E其它＞I2Rt→U＞IR，
例2、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
微波炉 220
台灯 220
～150
300～ 800
100～ 150
800～ 1200
40～60
一、电功与电功率
• 1、电功：电场力（或电流）所做的功。
（1）定义式：W=qU=UIt （2）单位：焦耳（J）、千瓦时（kwh）。1kwh=3.6×106J
• 2、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。
（1）定义式：P=W/t=UI （2）单位：瓦特（W）。 （3）额定功率：用电器安全正常工作时消耗的功率。
实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
P额是个定值，P实是个变值。 P额≥P实。
（4）输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积。P=UI 输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积.
二、电热与热功率
1、电热：电流通过导体产生的热量。
（1）大小——Q=I2Rt --------------焦耳定律 （2）单位：焦耳（J） 2、热功率：单位时间内的发热量。
P=I2R
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能量的 过程． 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．
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，把定向移动的功能传给离子，使离子热运 动加剧，将电能完全转化为内能．
３．热功率：单位时间内导体的发热功率叫做 热功率． 热功率等于通电导体中电流I 的二次方与 导体电阻R 的乘积．
P Q I2R t
例1：规格为“220V，1000W”的电炉，求： 1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 2. 电炉的电阻
解：1.由P=UI知，电炉正常工作时：
I额=P额/U额 =1000/220A ≈4.5A
1kW＝103W＝106mW=10-3MW
３．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标 称的功率是额定功率，用电器在实际电压下 工作的功率是实际功率．
用电器只有在额定电压下工作实际功率才 等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
用电路
额定电压 （V）
额定功率 （W）
29吋彩 电
220
电熨斗 220
电冰箱 220
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）.
1kW·h＝3.6×106J
2．电功率：单位时间内电流所做的功
P W UI t
（１）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）电功率表示电流做功的快慢．
（３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常 用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）．