知识讲解--电功和电热、焦耳定律、电阻定律-提高

电功和电热、焦耳定律、电阻定律

【学习目标】

1．理解电功和电功率，掌握电功和电功率的计算．

2．知道焦耳定律的物理意义，掌握焦耳定律在生活中的应用．

3．从能量守恒和转化理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路.

4．理解电功、电功率以及焦耳热的计算公式，能够熟练地运用其进行计算；明确不同的电路中能的转化情况，能够区分电功和焦耳热的不同、电功率和热功率的不同。 5．在非纯电阻电路中能的转化，电功和电热的区别以及一些功率的意义（如电源的总功率，发热功率，额定功率，实际功率等）。 6．明确导体电阻的决定因素，能够从实验和理论的两个方面理解电阻定律，能够熟练地运用电阻定律进行计算。

【要点梳理】

知识点一、电功和电功率

1．电功

(1)实质：因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的，电流做的功，实质上是电场力移动电荷做的功．

(2)表达式：设加在一段电路两端的电压为U ，流过电路的电流强度为I ，则t 时间内流过电路的电

量q It =. 电场力移动电荷做的功

W qU =. t 时间内电流做功

W qU UIt ==.

表明：电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比． 注意：电功W UIt =适用于任何电路．在纯电阻电路中，由于U

I R

=，所以在纯电阻电路中的电功可表示为

2

2

U W UIt I Rt t R

===.

(3)单位：在国际单位中功的单位是焦耳，符号为J ，常见的电功单位还有：千瓦时（kW h ⋅），也

称“度”，6

1=1kW h 3.610J ⋅=⨯度.

(4)意义：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，就表明有多少电能转化为其他形式的能，即电功反映了电能转化为其他形式能的多少．

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． (2)公式：计算电功率的普适公式为

W

P t

=

和P UI =， 对于纯电阻电路，计算电功率还可以用公式

2

P I R =和2

U P R

=.

(3)单位：在国际单位制中的单位是瓦，符号为W ，常用的还有千瓦（kW ），1kW=1000W . (4)意义：电功率表示电流做功的快慢． 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最大功率，也就是用电器加上额定电压（或通以额定电流）时消耗的电功率。 ○2实际功率：用电器的实际工作时消耗的电功率。 要点诠释：为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。

知识点二、焦耳定律

1．焦耳定律：

(1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q （称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R 、通电时间t 成正比，这个规律叫焦耳定律。 2

Q I Rt =.

焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。

(2)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． 2

Q P I R t

=

=. (3)电功率与热功率

对纯电阻电路，电功率等于热功率 即：

2UI I R =.

此时，可得 U IR =,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路

对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和． 即：

2UI I R >.

此时，可得U IR > ,所以，对非纯电阻电路欧姆定律不成立.

2．电热 （1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。 （2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。 （

3

）

公

式：2Q I Rt

=.

（

4

）适

用

对

象

凡是要计算电热，都应首选2

Q I Rt =，可求任何电路中电流I 通过电阻R 时所产生的热量。 3．热功率的意义及计算 （1）热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率，

即2

Q P I R t

=

=.

（

2

）

热

功

率

计

算

当电路不是纯电阻电路时，电功用W UIt =来计算，电热Q 只能用2

Q I Rt =进行计算，电功率用

P UI

=计算，热功率只能用

2P I R

=热计算。

知识点三、电功和电热的比较

对任何电路，电流做的功恒为W UIt =；电流产生的热恒为2

Q I Rt =.

1．在纯电阻电路中，由于U IR =，因此2

2

U UIt I Rt t R

==，即电流做的功全部转化为电热． 2．在非纯电阻电路(像含有电动机、电解槽的电路)中，电流做的功只有很少一部分转化为电热，绝大部分转化成(机械能或化学能等)其他形式的能．因此，

W Q >即2UIt I Rt >，

根据能的转化和守恒定律知，在非纯电阻电路中满足：电功＝电热＋其他形式的能，即

2=+UIt I Rt E 其他．

例如，一台电动机，额定电压是110V ，电阻是0.40 Ω，在正常工作时通过的电流是50 A ，每秒

钟电流做的功为3=5.510J W UIt =⨯，而每秒钟电流产生的热为23

==1.010J Q I Rt ⨯，可见，电功W 比电热Q 大得多．其中3

=4.510J W Q -⨯为每秒钟产生的机械能．

知识点四、电路中电功率和热功率的计算方法

1．注意区别 “负载”“负荷”与“电阻”

“负载”或“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓．通常说“负载”或“负荷”大，是指用电器的功率大，并不是用电器的“电阻”大．在一般情况下，“负载”大的用电器电阻反而小．如“220V,60 W 与220V,100 W ”的两个灯泡，后者的功率大但电阻却较小．

2．注意区别纯电阻电路与一般电路

电路消耗的电能全部转化为电热(内能)的电路称为纯电阻电路，对纯电阻电路有

2

2

U P P UI I R R

====电热. 电路消耗的电能并不完全转化为内能，还有一部分转化为其它形式的能（如机械能、化学能等），

这种电路叫非纯电阻电路，如电动机、电解槽的电路等。对非纯电阻的电路有：2

P UI I R =＞电

，此时