6.焦耳定律电路中的能量转化

第 6 节（1）焦耳定律学案
新都升庵中学 孙东
（一）理解电功的概念，并能推导其表达式：
1，问题引入：电能是如何转化为各式各样的能量的呢？
2，请推导电场力做功表达式： 【知识点】：一、电功：
1. 定义：
2. 定义式：
3．单位：
（二）理解电功率的概念，并能推导其表达式：
1，问题引入：在相同的时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功与家庭里的电风扇的电动机所做的功相同吗？
2，请推导电功率的表达式：
【知识点】：二、电功率：
1. 定义：
2. 定义式：
3. 单位：
4. 额定功率与实际功率 ：
（三）理解焦耳定律和热功率的概念，并能推导其表达式：
观看图片、思考讨论：同学们在初中已经学过了焦耳定律，
它是一个实验定律，你能推导出它的表达式吗？
【知识点】：三、焦耳定律、热功率：
1.焦耳定律内容：
2.焦耳定律表达式：
3.热功率:
（四）思考并讨论电功率和热功率的区别与联系：
1，交流探讨：电路中电流对导体所做的功是否一定等于导体内产生的热呢？ 2，实验探究：
用玩具电动机验证电功率和热功率是否相等？
电动机线圈电阻r= Ω
探究结论：
1．电动机不转时（纯电阻用电器）：
2．电动机转动时（非纯电阻用电器）：
【知识点】四、电功率与热功率的关系：
1， 纯电阻电路： 电功 电热，电功率 热功率；
2，非纯电阻电路：电功 电热，电功率 热功率；
工作状态转动时不转动U / V I / A P / w P 热/ w I t
例如含有电动机的电路： 1，计算电功: 2，计算电热: 计算电功率: 计算热功率: 思考： 此时 P 热 = U / R ？
【例题】某电动机线圈电阻r=4 Ω。

给电动机加上U=220v 电压，则通过其电流为I=5A 。

求：
(1)电动机的输入功率P 入；
(2)电动机消耗的热功率P 热；
(3)电动机输出机械能的功率P 机；
(4)t=1h ，电动机输出的机械能E 机。

(5)若电动机被卡住，I=？P 热=？
针对训练：有一个直流电动机，把它接入0.2v 电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A ；若把电动机接入2v 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A 。

求：
(1)电动机正常工作时的输出功率多大？
(2)如果在发动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是大？
扩展练习：如图，一台直流电动机所加电压为110V ，通过的电流为5A.该电动机在10s 内把一个质量为50kg 的物体匀速提高了9m ，(不计摩擦，g=10m/s 2)求:
(1)电动机的输入电功率；
(2)电动机线圈的电阻。

练习：
1，关于电功，下列说法中正确的有( )
A ．电功的实质是电场力所做的功
B ．电功是电能转化为内能
C ．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度
D ．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
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 ．U 2/r
C ．P 2r/U 2
D ．P －P 2r/U 2
3，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干。

设电动机线圈电阻为R 1，它与电热丝电阻值R 2串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U ，电流为I ，消耗的功率为P ，则有( )
A ．P ＝UI
B ．P ＝I 2(R 1＋R 2)
C ．P ＞UI
D ．P ＞I 2(R 1＋R 2)
4，一台直流电动机线圈电阻r ＝1 Ω，与一阻值R ＝10 Ω的电阻串联，当
所加电压U ＝150 V ，电动机正常工作时电压表示数100 V ，求电动机消耗
的功率及输出的机械功率。

5，某电动机线圈电阻r=0.4 Ω，正匀速提升一质量m=200kg 的重物，此时
电动机输入电压U=220v 电压，电流为I=50A 。

(不计摩擦，g=10m/s 2)求重
物上升的速度。