2.5焦耳定律

U IR
•焦耳定律
（ 1 ） 内 容 ： 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 。
（2）表达式：
*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．
对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V， 两灯可以正常发光。 比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA-IB)×110，而D电路中 变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小。
素养提升
•含电动机电路的分析
• 1．电动机的特性：电动机是一种非纯电阻用电器，它把电 能转化为机械能和内能，在电路计算中，欧姆定律不再适 用。 • 2．电动机的三个功率 • (1)电动机的总功率(输入功率)P总＝UI。 • (2)电动机的热功率P热＝I2r。 • (3)电动机的输出功率(机械功率)P出＝UI－I2r。
4．物理意义
反映电能转化为其他形式能的多少。
5．对电功的理解
电场力 ①从力的角度，电流做功的实质是_____________ 对电 荷做功。 电能 ②从能的角度，电流做功是________ 转化为其他形式 能的过程，电功的大小量度着电能的转化，它标志着 电能转化为其他形式的能。
•电功率
1．概念 电流所做的______ 功 跟完成这些功所用________ 时间 的比值叫做电功率。 2．表达式 W UI P＝ t ＝________ 。 3．单位
• 解题指导：两盏电灯均能正常发光，则必须都达到额定电压，电路消耗功率最 小则电灯正常发光情况下滑动变阻器消耗功率最小。
解析：判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否 是额定电流。 U2 由 P＝ R 和已知条件可知，RA<RB。 对于 A 电路，由于 RA<RB，所以 UB>110V，B 灯被烧毁，两灯不能正常发 光。 对于 B 电路，由于 RB>RA，A 灯又并联变阻器，并联电阻要小于 RB，所以 UB>U 并，B 灯烧毁。
W
UIt
M
→ 内能+其它形式的能
Q+W其他
＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt
电功率：P=UI
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
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 2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
5.焦耳定律
※※
理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的 功，理解电功的公式，能进行有关的计算。 理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 知道电功率和热功率的区别和联系，能区分电功和电热。
※※
※
*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
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?
几种常见家用电器的额定功率
用电器 额定电压 （ V） 额定功率 （W）
29寸彩 电 220 ～150
电熨斗 220 300～ 800
电冰箱 220 100～ 150
微波炉 220 800～ 120能）
电动机把电能转化为机械能
电能
其他形式的能
电解槽把电能转化为化学能
探究
串、并联电路中电功率的分析与计算
1．串联电路 各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率 功率关系 与电阻成正比 总功率P＝UI＝U ＋U ＋…＋U I＝P ＋P ＋…＋P 1 2 n 1 2 n
2．并联电路
2 U 各支路电压相同，根据P＝ ，各支路电阻上的电功率与电 R 功率关系 阻成反比 总功率P总＝UI＝UI1＋I2＋…＋In＝P1＋P2＋…＋Pn
*电功率的普适公式
*输入功率：输入电压、输入电流之积 *输出功率：输出电压、输出电流之积
瓦特 ，符号 W。 ________
4．物理意义
快慢 。 表示电流做功的________
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_____________ ，也就是用电器加上额定 最大功率 电压(或通以额定电流)时消耗的电功率。 实际工作 (2)实际功率：用电器___________ 时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏， 要求实际功率不能大于其额定功率。
热功率：
（1）定义：单位时间放出的热量．
Q 2 I R （2）表达式： P t
W UIt
电流在一段电路中所做的功
W P UI t
电功率
Q I Rt
2
电流通过导体时产生的热量
Q 2 P I R t
热功率
纯电阻电路: 电能
W UIt
→
内能
Q I2Rt
=
M
I=U/R
非纯电阻电路: 电能
W
→ 内能+其它形式的能
Q+W其他
I＜U/R
说明：欧姆 定律不适用 于非纯电阻 电路！
UIt ＞ I2Rt
纯电阻电路: 电能
W
→
内能
Q
2Rt UIt I 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
规格为“220V
36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： 导学号 74700370
(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。
• • • •
解题指导：审题时应把握以下三点： (1)发热功率为P热＝I2R。 (2)机械能的功率为：P机＝P电－P热。 (3)电动机不转动时，可理解为纯电阻。
P 36 解析：(1)排气扇在 220V 电压下正常工作电流 I＝U＝ A＝0.16A， 220 发热功率 P 热＝I2R＝0.162×40W＝1W， 转化为机械能的功率 P 机＝P－P 热＝(36－1)W＝35W。
(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机相当于纯电阻，电能全部转化为内能， U 220 此时通过排气扇的电流 I′＝R ＝ A＝5.5A。 40 电动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。
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，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完
全转化为内能
电热：
电流通过导体产生的热量 （Q）
电能全部转化为内能：
欧姆定律：
Q W IUt
q It
则电场力做功
W qU
W UIt
电 功
•电功
1．定义
电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压 电路中的电流I 、通电时间t三者的乘积。 U、_____________
2．表达式
UIt 。 W＝qU＝______ *电功的普适公式
3．单位
焦耳 ，符号为J。常用单位为千瓦时 国际单位为______ 6 3.6 × 10 (kW·h)，亦称为“度”，1度＝_____________焦耳。
3．结论 无论是串联电路还是并联电路， 电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之 和。
额定电压都是 110V，额定功率 PA＝100W，PB＝40W 的电灯两 盏，若接在电压是 220V 的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功 率最小的电路是下图中的哪一个 导学号 74700373 ( C )