电功电功率焦耳定律(精品文档)
电功率 焦耳定律
第十八章 电功率 第一节 电能1、电功：定义：电流所做的功叫电功。
电功的符号是W 单位：焦耳（焦，J ）。
电功的常用单位是度，即千瓦时（kW ·h ）。
1kW ·h ＝3.6×106J 电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。
公式：①W=UIt U=W It I =W U t t =WU I②W=I 2Rt I 2=W R t I = W R t R = W I 2 t t = W I 2R③W=U 2Rt U 2= W R t U = W R t R =U 2 t W t =W R U 2④W=UQ U=W Q Q =WU ⑤ W=Pt P=W t t=WP公式中的物理量：W ——电能——焦耳（J ） U ——电压——伏特（V ） I ——电流——安培（A ） t ——时间——秒（s ） R ——电阻——欧姆（Ω） Q ——电荷量——库伦（C ） P ——功率——瓦特（W ）1、 电能表：测量电功的仪表是电能表（也叫电度表）。
下图是一种电能表的表盘。
表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是小数，即1234.5 kW ·h 。
用电能表月底的读数减去月初的读数，就表示这个月所消耗的电能。
1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。
“220 V ”表示这个电能表的额定电压是220V ，应该在220V 的电路中使用。
“10（20 A ）”表示这个电能表的标定电流为10A ，额定最大电流为20 A 。
“50 Hz ”表示这个电能表在50 Hz 的交流电中使用；“600 revs/kW ·h ”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的表盘转过600转。
根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时，可以列比例式： h 600revs/kW h1kW 电表转数消耗电耗⋅⋅=2、 串并联电路电功特点：① 在串联电路和并联电路中，电流所做的总功等于各用电器电功之和；② 串联电路中，各用电器的电功与其电阻成正比，即W 1W 2 =R 1R 2;③ 并联电路中，各用电器的电功与其电阻成反比，即W 1W 2 =R 2R 1（各支路通电时间都相同）。
电功、电功率、焦耳定律
答案：考题组
1
2
模拟题组
3
4
3．在如图 8 所示的电路中,输入电压 U 恒 解析 为 8 V,灯泡 L 标有“3 V,6 W”字样,电 动机线圈的电阻 RM＝1 Ω.若灯泡恰能 正常发光,下列说法正确的是( AB A．电动机的输入电压是 5 V B．流过电动机的电流是 2 A )
【解析】选B。每个家庭节省的功率为ΔP=0.1 kW，全国约有 n=4×108个家庭，每个家庭平均每天用电5小时，则全国一年
节省的电能为ΔW=ΔP·nt=0.1 kW×4×108×365×5 h=7.3×
1010 kW·h，选项B正确，其他选项错误。
2.（2012·上海高考）当电阻两端加上某一稳定 电压时，通过该电阻的电荷量为 0.3 C ，消耗的 电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量
[思维点拨] 转换 彩车→“非纯电阻电路”模型 对象 把复杂的实际研究对象转化成熟悉的非纯电阻电 思路 路进行处理， 抓住了问题的实质， 忽略了次要因素， 立现 看似复杂的问题变得非常容易
通过该电阻时,由q=It可知,I′=2I,又U=IR,则有
U′=2U=2×
3 V=6 V,所以Q′=I′2Rt=4Q=4×0.9 J=3.6 J,
故选项D正确。
所以由能量守恒可得电动机的输出功率 P出＝P电-P热＝2 W-0.5 W＝1.5 W。 此时若电动机突然被卡住，则电动机又为纯电阻，其热功率
[思维流程] 第一步：抓信息关键点 ①一只电饭煲和一台洗衣机并联；②均正常工作 第二步：建立物理模型 纯电阻电路和非纯电阻电路 第三步：找解题突破口 U 要求纯电阻电路的电阻、消耗的电功率(热功率)可用公式 R＝ ，P 电＝ I 2 U P 热＝UI＝I2R；而非纯电阻电路的电功率为 P＝IU≠ R ≠I2R 第四步：形成解题思路 ①电饭煲的电阻为 R＝U/I＝44 Ω，洗衣机主要元件是电动机，不能利 用欧姆定律 ②电饭煲的电功率为 P＝UI＝1 100 W，洗衣机电动机消耗的电功率为 P＝UI＝110 W ③1 min 内电饭煲消耗的电能为 Pt，洗衣机电动机消耗的电能为 Pt ④不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率
2.5焦耳定律
探讨几个用电器的能量转化情况
a、电流流过电炉、白炽灯
→电能转化为热能。
b、电流流过电解槽
→电能转化为化学能和热能
c、电流流过电风扇
→电能转化为机械能和热能
在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等 ）
电能全部转化为热能，电功等于电热
即
电热：Q W UIt 欧姆定律：U IR
电热：Q I 2 Rt
电功大于电热
W Q W其它 P P热 P其 电
例题一台电动机，线圈电阻是0.4 ，当电动机两端加 220V电压时，通过电动机的电流是5A。
求这台电动机每分钟所做的机械功有多少?
课堂小结
纯电阻电路 元件 特点 欧姆 定律 非纯电阻电路
能量 转化
元件 举例
课堂练习1：图中虚线框内是一个未知电路， 测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a， b之间加上电压U，测得流过这电路的电流 为I，则未知电路的电功率一定是( ) A . I2R B .U2/R C. UI D.I2R+UI
U2 W UIt t I 2 Rt Q R U2 P电 UI I 2 R P热 R
2．非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为 热能以外的形式的能力为目的,发热不是目的,而 是难以避免的热能损失.例如电动机、电解槽、给 蓄电池充电、日光灯等 电能大部分转化为其它能，一小部分转化为热能
课堂练习2：一根电阻丝在通过2C的电量时， 消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的 电量，则该电阻ห้องสมุดไป่ตู้两端所加电压U和该电阻 丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ） A．U＝4V B．U=8V C．E＝16J D．E=32J 答案：BD
课堂练习3：为了使电炉消耗的电功率减小到 原来的一半，应该采用的措施是（ ） A.使电流减半 B.电压减半 C.使电炉的电阻减半 D.使电压和电炉的电阻各减一半。
电功 电功率 焦耳定律-精美解析版
电功电功率焦耳定律一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）1.如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电极，两极板间距为d，极板面积为S，两个电极与可变电阻R相连，在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B.发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体，气体以速度v向右流动，由于运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势不计气体流动的阻力()A. 通过电阻R的电流方向为b→aB. 若只增大极板间距d，发电导管的内电阻一定减小C. 若只增大气体速度v，发电导管产生的电动势一定增大D. 若只增大电阻R的阻值，则电阻R消耗的电功率一定增大C（济南一中）【分析】由题可知运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势，相当于电源；根据电阻定律求解内电阻，根据左手定则判断电流方向，根据平衡条件判断感应电动势，并计算电功率。
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，会通过电荷的平衡求出电动势的大小，会根据闭合电路欧姆定律求解电流。
【解答】A、根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向上，负电荷受到的洛伦兹力向下，故电流向上经过电源，向下经过电阻，故A错误；B、根据电阻定律，发电导管的内电阻与其长度成正比，故增大极板间距d，发电导管的内电阻一定增大，故B错误；C、根据平衡有：qvB=q Ed，解得电源的电动势为：E=Bdv；若只增大气体速度v，发电导管产生的电动势一定增大；故C正确；D、电动势一定，内阻也一定，当外电阻R与电源的内电阻r相等时，电源的输出功率最大；由于不知道R与内阻r的具体数值，故无法判断增大电阻R的阻值时，电阻R消耗的电功率变化情况，故D错误；故选：C。
2.通过理想变压器给用电器供电，电路如图甲所示，变压器初级线圈匝数n1=1000匝，两次级线圈的匝数分别为n2=50匝、n3=100匝.在初级线圈ab端接如图乙所示的交变电流，下列说法正确的是()A. 交流电的频率为100HzB. U2=50V U3=100VC. I1：I2=1：20D. 闭合电键S，则I1增大D第 1 页（济南一中）解：A、根据图象知，交流电的周期T=0.02s，交流电的频率为f=1T =10.02=50Hz，故A错误；B、变压器原线圈两端电压的有效值U1=√2=500√2V，根据电压与匝数成正比，有U1 n1=U2n2=U3n3，代入数据：500√21000=U250=U3100，解得：U2=25√2V，U3=50√2V，故B错误；C、根据原副线圈电流与匝数的关系I1n1=I2n2+I3n3，所以I1I2≠n2n1=120，故C错误；D、闭合电键S，负线圈电阻减小，输出功率变大，输入功率变大，根据P1=U1I1知I1增大，故D正确；故选：D根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论．掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决，注意变压器不改变交流电的频率．3.A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比P A：P B等于()A. 5：4B. 3：2C. √2：1D. 2：1A（济南一中）解：根据有效值的定义，则有：方波，I02R T2+(I02)2R T2=I02RT，解得：有效值I甲=√58I0，正弦交流电的电流有效值I乙=0√2．根据功率公式P=I2R得到P甲：P乙=I甲2：I乙2=5：4，故A正确，BCD错误；故选：A．根据有效值的定义求解.取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值．根据功率公式P=I2R算出比值．对于交变电流求解热量、热功率、电功等都应用有效值，求解电量用平均值．4.如图所示，理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡，若四个灯泡恰好都能正常发光时，则下列说法正确的是()第 3 页A. U 1：U 2=3：4B. U 1：U 2=4：3C. 若将L 1短路，则副线圈的三个灯泡仍能正常发光D. 若将L 2短路，则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的32倍B（济南一中）解：A 、B 、设灯泡的额定电压为U ，额定电流为I ，则副线圈电压为3U ，电流为I ，原线圈的灯泡正常发光，电流也为I ，所以原副线圈的匝数比为1：1，原线圈两端电压为3U ，所以U 1：U 2=4：3，A 错误，B 正确；C 、若将L 1短路，则原线圈的电压增大，则副线圈两端电压也增大，三个灯泡不能正常发光，C 错误；D 、若将L 2短路，设副线圈的电流为I ，原线圈的电流也为I ，因此2IR +IR =U 1，则副线圈的每个灯泡两端的电压变为额定电压的43，D 错误．故选：B ．设每只灯的额定电流为I ，因串联在副线圈两端的三只小灯泡正常发光，所以副线圈中的总电流为I ，由电流关系求出匝数比；由匝数比求电压关系． 题解题的突破口在原副线圈的电流关系，难度不大，属于基础题．5. 在如图所示的电路中，闭合开关S 后，直流电动机正常转动，电压表的示数为8.0V.已知电源电动势为10V ，电源内阻为0.5Ω，电路中的电阻R 为1.5Ω，小型直流电动机M 的内阻为1.0Ω，电压表为理想电表，下列说法正确的是( )A. 流经电动机的电流为2.0AB. 电动机的输出功率为7WC. 电动机产生的热功率为8WD. 电源的输出功率为8W B（济南一中）解：A 、R 与r 两端的电压U =10−8=2V ，则由欧姆定律可知I =Ur+R =21.5+0.5=1A ；故A 错误；B 、电动机的输出功率P 出=UI −I 2r 0=8×1−12×1=7W ；故B 正确；C 、电动机产生的热功率P 热=I 2r 0=1×1=1W ；故C 错误；D 、电源的输出功率P =EI −I 2r =10−1×0.5=9.5W ；故D 错误； 故选：B ．根据闭合电路欧姆定律可求得电源内阻和R 两端的电流，再根据输出功率P 出=UI −I 2r 0可求得电动机的输出功率；根据P =EI −I 2r 可求得电源的输出功率；根据P =I 2r 可求得发热功率．在计算电功率的公式中，总功率用P =IU 来计算，发热的功率用P =I 2R 来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的．二、多选题（本大题共4小题，共24分）6.在如图所示电路中，电源的电动势E=3V，内电阻r=0.5Ω，电阻R1=2Ω，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，则下列叙述中正确的是()A. I变小，U1变小B. U2变小，U3变大C. 电阻R1的电功率减小D. 电源的输出功率减小ACD（济南一中）解：A、当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2变大，外电路总电阻变大，由欧姆定律，I变小，U1=IR1变小，故A正确。
高中物理电功和电功率--焦耳定律
知识点一、电功电功是指电流在一段时间里所作的功, 表示W=qU=IUt该式适用于计算各种电路中电流所作的功。
在纯电阻电路中又可以用下式表示电功W 的单位是焦耳，简称焦，符号是 J 。
二、电功率 电功率是电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值。
用公式表示WPUI t该式适用于计算各种电路中电流的功率。
在纯电阻电路中，又可以用下式表示电功率P 的单位是瓦特，简称瓦，符号 对于由电源和用电器组成的闭合回路， A 电源部分电源的总功率：是指电源内部非静电力做的功率P总=1 ； =IU 外+IU 内=卩外+P 内电源输出功率：是指电源工作时内外电路输出的功率 2P 外=IU 外=I ; -I r=P 总-P 内电源内部发热功率：是指电源内部因发热而损耗的功率2U 内内=IU 内=I r=二卩总-P 外r电功和电功率焦耳定律W=I2Rt=U2-iRB 用电器部分 用电器的额定功率：是指用电器在额定电压下工作的功率。
压和功率即为用电器的额定电压和额定功率。
用电器的实际功率，是指用电器在工作时实际消耗的功率。
压与通过用电器的实际电流的乘积。
即 P 实=I 实U 实。
三、焦耳定律：电流通过导体所产生的热量跟电流的平方、 比。
公式表示 2Q=I Rt 使用上式时应注意统一单位： 电流I 的单位是安，电阻 秒，热量Q 的单位是焦。
般用电器铭牌上标明的电 它等于用电器两端的实际电 导体的电阻和通电时间成正R 的单位是欧，时间t 的单位是它是电转化为其他形式能的多少的量度。
用公式W其功率问题可以从电源和用电器两方面来认识。
【例1】将A 、B 两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是 A 、 若A 灯中的电流比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 B 、 若A 灯两端的电压比 B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 C 、 若电流对A 灯做的功比B 灯多，则A 灯一定比B 灯亮 D 、 若A 灯消耗的电功率比 B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应该采用的措施是(B •使电压减半.已知如图，两只灯泡L“ L 2分别标有“ 110V , 60W ”和“ 110V , 100W ”，另外有 一只滑动变阻器R ,将它们连接后接入 220V 电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？【例6】如图所示是电饭煲的电路图， S 1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到 居里点(103 C)时，会自动断开，S 2是一个自动控温开关，当温度低于 70 C 时，会自动 闭合；温度高于80 C 时，会自动断开.红灯是加热时的 指示灯，黄灯是保温时的指示灯.分流电阻 R 1=R 2=500Q ,加热电阻丝 R 3=50 Q,两灯电阻不计.(1) 分析电饭煲的工作原理.(2) 如果不闭合开关 0,能将饭煮熟吗？ (3)计算加热和保温两种【例2】 使电流减半.C . 使电炉的电阻减半.D .使电压和电炉的电阻各减一半.的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个BL iL 1L 2L iL 2-—— --------------------------A.B.C. 【例4】如图所示的电路中,R i=10 Q , R 2=4 Q , R 3=6 Q , R 4=3 Q , U=2.4V 。
焦耳定律与电功率
焦耳定律与电功率焦耳定律和电功率是两个密切相关的概念，它们在电学领域中起着重要的作用。
焦耳定律是指电流通过电阻时所产生的热量与电阻、电流以及时间的关系，而电功率则是描述电流流过电路中所产生的功率大小。
本文将对焦耳定律和电功率进行详细论述，并分析它们的应用。
一、焦耳定律焦耳定律由英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在19世纪提出，它阐述了电流通过电阻导线时所产生的热量与电阻、电流以及时间的关系，其数学表达式可以表示为：Q = I^2 * R * t式中，Q表示热量，单位为焦耳(J)；I表示电流强度，单位为安培(A)；R表示电阻，单位为欧姆(Ω)；t表示时间，单位为秒(s)。
焦耳定律告诉我们，当电流通过电阻时，电阻本身会吸收电能并将其转化为热能。
根据焦耳定律，如果电流强度增大或电阻增大，产生的热量也会相应增大；而如果时间增长，所产生的热量也会增加。
二、电功率电功率是描述电路中电流流过的功率大小的物理量。
它表示单位时间内功率的转变量，可以用以下公式计算：P = I * V式中，P表示电功率，单位为瓦特(W)；I表示电流强度，单位为安培(A)；V表示电压，单位为伏特(V)。
电功率告诉我们，电路中的电流通过电阻时会产生功率，并且功率与电流的大小以及电压的大小有关。
当电流增大或电压增大时，电功率也会相应增大。
三、焦耳定律与电功率的关系焦耳定律与电功率之间存在着密切的关系。
根据焦耳定律的公式Q = I^2 * R * t，我们可以将电流I表示为I = V / R，其中V表示电压。
将这个表达式代入焦耳定律的公式中，可以得到：Q = (V^2 / R) * R * t化简可得：Q = V^2 * t根据功率的定义P = I * V，可以将电流I表示为I = P / V。
将这个表达式代入焦耳定律的公式中，可以得到：Q = (P / V) * R * t化简可得：Q = P * t由此可见，当电流通过电阻时，所产生的热量与电功率乘以时间是等效的。
《焦耳定律》电功率PPT精品课件
焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方成正比，跟导体的 电阻成正比，跟通电时间成正比。 这个规律叫做焦耳定律。
如果热量用Q 表示，电流用I 表示，电阻用R 表
示，通电时间用t 表示，则焦耳定律为
Q = I2Rt
公式中的Q、I、R、t 的单位分别为J、A、W、s 。
2．要使电热器在单位时间内放出的热量减少一半，则应
使 （ C）
A. 通过它的电流减小一半 B. 它两端的电压减小一半 C. 它的电阻减小一半 D. 电压和电阻均减小一半
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
解:
I=
U R
=
36 60
V Ω
=
0.6
A
Q = I2Rt
R = 10 Ω
10 Ω
I
10 Ω
10 Ω
A
R = 10 Ω I1
I = 2I1
R = 10 Ω
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过 一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多。
(3)研究通电时间对产生热量的影响
●要研究通电时间对产生热量的影响,应该控
●制 电流 和 电阻 不变,改变 通电时间 。
1）纯电阻电路： 2）非纯电阻电路： 三、电热的利用和防止 1．利用：电暖气、电烤箱、电熨斗。 2．防止：散热窗、散热扇。
练习
1．将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2上，若
R1=5 Ω >R2，通电后问那根火柴先被点燃 （A ）
A. R1在上的火柴 B. 在R2上的火柴
C. 同时点燃 D. 无法确定
焦耳定律 课件
[审题指导] (1)两电灯均正常发光时，其电压必为额定电压。 (2)滑动变阻器消耗的功率最小时电路总功率就最小。 [解析] 对灯泡有 P＝UI＝UR2，可知：RA＜RB，对于 A 电路，由于 RA＜RB，所以 UB＞UA，且有 UB＞110 V，B 灯被 烧毁，A 错误。 对于 B 电路，由于 RB＞RA，A 灯又并联变阻器，并联电 阻更小于 RB，所以 UB＞U 并，B 灯被烧毁，B 错误。
转化为机械能的功率为： P 机＝P 电－P 热＝36 W－1 W＝35 W。 (2)扇叶被卡住不能转动后， 电动机成为纯电阻电路，电流 做功全部转化为热能，此时电动机中电流为 I′＝UR＝24200 A＝5.5 A， 电动机消耗的功率即发热功率： P 电′＝P 热′＝UI′＝220×5.5 W＝1 210 W。 [答案] (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W
非纯电阻电路
电能全部转化为内 能 ： W ＝ Q ＝ UIt ＝ I2Rt＝UR2t
电能转化为内能和其他 形式的能量：W＝UIt， Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他
电功率等于热功率： P 电＝P 热＝UI＝I2R＝UR2
电功率等于热功率与热＋P其他
[典例] 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为 40 Ω，求：
(2)公式：P＝Wt ＝ IU。 (3)单位：瓦，符号：W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。
二、焦耳定律 1．内容：电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方 成正 比，跟 导体的电阻 及 通电时间 成正比。 2．表达式：Q＝ I2Rt 。
3．热功率 (1)定义：单位时间内的 发热量 。
Q (2)公式：P 热＝__t _＝I2R，单位：瓦特(W)。 (3)意义：表示电流发热 快慢 的物理量。
高中物理焦耳定律
直流小电机
实 P热 = I2R
验 原
P = IU
理
I、U、R
学生电源
实 电流表
验 电压表
仪 器
滑动变阻器
导线
开关 小电机
金属外壳
直流小电机 工作电压约 1.5 V - 2.5 V 工作电流约 0.3 A - 0.5 A 线圈电阻约 1.5Ω - 2.5Ω
片状磁铁
线圈
实验电路
温馨提示
1.学生电源选直流输出,4V
2.电流表选0-0.6A量程
3.电压表选0-3V量程
三、电路中的能量转化
2.非纯电阻电路：电能部分转化为内能，部 分转化为其他形式的能量。
P > P热 W>Q
P = P热+ PP其机他 W = Q + W其他
欧姆定律对于非纯电阻电路不适用，且
小结
知识
电功和电功率
焦耳定律
纯电阻电路 非纯电阻电路
◆ 圆筒 模拟 一段导体 ◆ 小颗粒 模拟 金属正离子 ◆ 绿豆 模拟 自由电荷 ◆ 重力 模拟 静电力
导体为什么通时电要发热？
自由电子
碰 撞
金属正离子
电能
内能
焦耳定律的内容和表达式？
二、焦耳定律
1.电热（焦耳热）：电流通过导体产生的热量
Q = I2Rt
电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方成正比，跟导体 的电阻及通电时间成正比。
爸爸怎么发现儿子看了电视？
§2.5 焦耳定律
一、电功 和 电功率
1.电功：电流通过一段电路所做的功
电
其他
能 电流做功 能量
W = qU = IUt
一、电功 和 电功率
电功 电功率 焦耳定律
§4.2电功电功率焦耳定律在我国，电力公司每个月都要向各个家庭收取一定的电费。
你知道收取电费是以什么为依据的？是依据各家使用电压的高低？电流的大小？还是其它的什么因素？你看到过我们家附近安装的一个与右图相似的电表吗？你知道这个电表测量的是什么吗？对了，它就是测量各个家庭消耗的电能的。
那么，你知道消耗的电能的多少与哪些因素有关呢？下面我们接着学习：o电功o电功率o焦耳定律电功电流通过白炽灯时，白炽灯发热发光，这是电能转化为热力学能；电流通过电风扇时，电风扇转动起来，并伴随着温度升高的现象，这是电能转化为机械能和热力学能；电流通过电解槽时，电解液会发生电解和化学变化，并伴随着温度升高的现象，这是电能转化为化学能和热力学能．以上这些电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量。
所谓电流做功,实质上是导体中的电场对自由电荷的静电力在做功。
自由电荷在静电力作用下做定向移动，结果电荷的电势能减小，其他形式的能增加。
如果导体两端的电压为U，通过导体横截面的电荷量为q，如下图所示：根据上一章学习的静电场知识，可知电功W = qU = UI t在国际单位制（SI）中，电功的单位是J 。
在日常生活中，我们常用的电功的单位还有kW · h （千瓦·时），即“度”．1 度= 1 kW · h = 3.6 × 106 J电功率我们家中有很多电器，都会消耗电能，但它们消耗电能的快慢程度一般是不同的。
以电灯为例，不同的灯泡正常发光时明暗程度是不同的。
一般来说，同一类型的明亮的灯泡消耗电能快，暗淡的灯泡消耗电能慢。
如何来描写电器消耗电能的快慢程度呢？为了表示电流通过某段电路做功的快慢程度，我们用比值定义法定义一个新的物理量．电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率，通常用P表示．即一个100 W的灯泡，10 小时消耗 1 度电；一个40 W的灯泡，25 小时消耗 1 度电。
电工电功率焦耳定律
1.如图 15所示，电源的电动势 E＝7.5V ，内阻 r＝
1.0 Ω，定值电阻 R2＝12 Ω，电动机 M的线圈的电阻 R＝0.50 Ω．闭合开关 S，电动机转动稳定后，电压
表的示数 U1＝4 V，电阻 R2消耗的电功率 P2＝ 3.0 W．求电动机转动稳定后：
（1）电路的路端电压 .
（2）通过电动机的电流．
答：此解法不当
整个回路的电流是： I ? U ? 3 ? 2A
R 1.5
电动机
电源释放的电功率：
P总 功 ? EI ? 10 ? 2 ? 20W
Er
RV
电动机消耗功率：
P ? P总 功 ? I 2 ?R ? r?? 20 ? 22 ? ?1.5 ? 0.5?? 12W
或：U电动机 =E-I（R+r）=10-2（1.5+0.5）V=6V
（2）公式：P=W/t=UI 在纯电阻电路中还可写成： P=I2R=U2/R。
(3)国际单位:瓦特（w);常用单位：千瓦（kw）。
（4）额定功率P额：用电器正常工作时的功率。实际功率可以 小于额定功率，但不能长时间超过额定功率。对同一用电器， P额、I额、U 额有同时达到，同时超过，同时不满足的特点； P额=U额I额，对纯电阻电路还有：P额=I2额R=U2额/R。
二、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方I2，导体的 电阻R和通过的时间t成正比。
2、公式：Q=I2Rt 注意：焦耳定律是电流热效应的实验规律， 凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt 。
3、电功和电热的关系：
（1）在纯电阻电路中，电能通过电流做功全部转化为内 能（电热）即：W=UIt=I2Rt=U2t/R。
（2）在非纯电阻电路中，电能通过电流做功W一部分在电阻上 转化为Q，另一部分转化为其它形式的能E'，即 W=Q+E'>Q 。
焦耳定律及电功率
焦耳定律及电功率焦耳定律是描述电路中电能转化为热能的现象的定律，它是通过电功率来描述该转化过程的。
本文将详细介绍焦耳定律的原理及其与电功率之间的关系。
一、焦耳定律的原理焦耳定律是由英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在19世纪中叶提出的，它指出当电流通过电阻时，会产生热量。
具体来说，焦耳定律可以用下式表示：Q = I^2 * R * t其中，Q表示由电阻产生的热量，I表示电流的大小，R表示电阻的阻值，t表示电流通过电阻的时间。
从上式可以看出，当电流或电阻增大，或电流通过时间增长时，产生的热量也会增加。
二、电功率的定义与计算电功率是描述电能转化速率的物理量，它表示单位时间内转化的电能量。
电功率可以用下式表示：P = VI其中，P表示电功率，V表示电压的大小，I表示电流的大小。
根据欧姆定律，电流可以表示为I = V / R，将其代入电功率的计算公式中，可以得到新的计算公式：P = V^2 / R从上式可以看出，电功率与电压平方成正比，与电阻成反比。
三、焦耳定律与电功率的关系根据焦耳定律的定义，可以得到热量与电流、电阻和时间的关系，即：Q = I^2 * R * t而根据电功率的计算公式，可以得到电功率与电压、电流和电阻的关系，即：P = V^2 / R通过比较两个公式可以得出结论，焦耳定律中的热量Q即为电功率P乘以时间t，即：Q = Pt这意味着电功率是描述焦耳定律转换的热量的关键因素。
换句话说，电功率越大，单位时间内转化的电能越多，产生的热量也越大。
四、电功率的应用电功率在实际生活中有着广泛的应用。
例如，在家庭用电中，我们常常需要考虑电器的功率大小。
功率大的电器会消耗更多的电能，并产生更多的热量。
因此，在选择家用电器时，我们可以根据功率大小来衡量其能耗和发热量。
另外，电功率的概念还广泛应用于工业生产中，用于设计和优化电路及设备。
总结起来，焦耳定律描述了电能转化为热能的现象，而电功率则描述了电能转化的速率。
电功电功率和焦耳定律
电功、电功率和焦耳定律电能和电功一、电功及其单位：电流所做的功叫电功，用W表示。
电功的国际单位是J，常常利用单位kW·h〔俗称度〕，IkW·×106J。
2、运用电功的公式解决有关问题：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，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。
误区提示正确利用电功公式W=UIt：电功公式W=UIt是计算电功普遍适用的公式，对于任何类型的用电器〔或电路〕都适用。
而结合欧姆定律可推出电功公式的变换式：或，这两个式子不适用电动机和蓄电池电路，只适用于电烙铁、电炉等纯电阻电路。
【典型例题】加在导体两端的电压为6V，30s内电流通过导体做功72J，那么通过导体的电流多大？×106焦，这样工作3小时，消耗的电能是_______度有一只灯泡接在220 伏的家庭电路中，工作50小时，用了1.98度电，这只灯泡工作的电流是_______。
电功率1、电功率及电功率的单位：电功率是表示电流做功快慢的量。
单位为：瓦特，符号为W，常常利用单位还有kW，1kW=1000W。
2、运用电功率的公式解决有关问题：电功率的定义式推导出计算式，公式中P、U、I是指同一段电路〔或同一个用电器〕。
由于研究的都是纯电阻电路，所以结合欧姆定律，电功率公式还可以写作P=UI和。
3、用电器正常工作时的电压是额定电压和用电器额定电压下的功率是额定功率。
用电器在电路中工作时，两端所加的电压叫实际电压，此时的功率叫实际功率。
4、测量小灯泡的电功率。
误区提示1、比拟串联电路中两电阻的电功率时，因电流处处相等，一般利用P=UI 计算2、在并联电路中，由于各支路两头电压相等，运用计算。
【典型例题】现有两个小灯泡，上面分别标有“6V，1. 2W 〞和“12V，6W 〞字样，若是把这两个灯泡串联起来，为了使其中一个灯泡持续正常发光，那么加在串联电路两头的电压是〔 〕A. 9.4VB. 10.8VC. 18VD. 27V一只电灯上标着“220V, 100W 〞,假设把它接入110伏的电源两头, 下面说法中正确的选项是： ( )A 、它的额定功率变成原来的一半；B 、通过它的电流强度变为原来的一半；C 、它的电阻变成原来的1/4；D 、它的实际功率变为原来的1/2。
高中物理电功和电功率焦耳定律
电功和电功率 焦耳定律知识点一、电功电功是指电流在一段时间里所作的功，它是电转化为其他形式能的多少的量度。
用公式表示W=qU=IUt该式适用于计算各种电路中电流所作的功。
在纯电阻电路中又可以用下式表示W=I 2Rt=2U t R 电功W 的单位是焦耳，简称焦，符号是J 。
二、电功率电功率是电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值。
用公式表示 W P UI t== 该式适用于计算各种电路中电流的功率。
在纯电阻电路中，又可以用下式表示 22U P I R R == 电功率P 的单位是瓦特，简称瓦，符号W 。
对于由电源和用电器组成的闭合回路，其功率问题可以从电源和用电器两方面来认识。
A 电源部分电源的总功率：是指电源内部非静电力做的功率P 总=I ε=IU 外+IU 内=P 外+P 内电源输出功率：是指电源工作时内外电路输出的功率P 外=IU 外=I ε-I 2r=P 总-P 内电源内部发热功率：是指电源内部因发热而损耗的功率P 内=IU 内=I 2r=2U r 内=P 总-P 外B 用电器部分用电器的额定功率：是指用电器在额定电压下工作的功率。
一般用电器铭牌上标明的电压和功率即为用电器的额定电压和额定功率。
用电器的实际功率，是指用电器在工作时实际消耗的功率。
它等于用电器两端的实际电压与通过用电器的实际电流的乘积。
即P 实=I 实U 实。
三、焦耳定律：电流通过导体所产生的热量跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
公式表示Q=I 2Rt使用上式时应注意统一单位：电流I 的单位是安，电阻R 的单位是欧，时间t 的单位是秒，热量Q 的单位是焦。
【例1】将A 、B 两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是A 、 若A 灯中的电流比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮B 、若A 灯两端的电压比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮C 、若电流对A 灯做的功比B 灯多，则A 灯一定比B 灯亮D 、若A 灯消耗的电功率比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮【例2】 为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应该采用的措施是（ ）A ．使电流减半．B ．使电压减半．C ．使电炉的电阻减半．D ．使电压和电炉的电阻各减一半．【例3】已知如图，两只灯泡L 1、L 2分别标有“110V ，60W ”和“110V ，100W ”，另外有一只滑动变阻器R ，将它们连接后接入220V 的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？BA. B. C. D.【例4】如图所示的电路中，R 1=10Ω，R 2=4Ω，R 3=6Ω，R 4=3Ω，U=2.4V 。
第二节 电功和电功率 焦耳定律
第二节 电功和电功率 焦耳定律[知识要点]（一）电功电功是指电流在一段时间里所作的功，它是电转化为其他形式能的多少的量度。
用公式表示W=qU=IUt该式适用于计算各种电路中电流所作的功。
在纯电阻电路中又可以用下式表示W=I 2Rt=2U t R 电功W 的单位是焦耳，简称焦，符号是J 。
（二）电功率电功率是电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值。
用公式表示 W P UI t== 该式适用于计算各种电路中电流的功率。
在纯电阻电路中，又可以用下式表示 22U P I R R == 电功率P 的单位是瓦特，简称瓦，符号W 。
对于由电源和用电器组成的闭合回路，其功率问题可以从电源和用电器两方面来认识。
A 电源部分电源的总功率：是指电源内部非静电力做的功率P 总=I ε=IU 外+IU 内=P 外+P 内电源输出功率：是指电源工作时内外电路输出的功率P 外=IU 外=I ε-I 2r=P 总-P 内电源内部发热功率：是指电源内部因发热而损耗的功率P 内=IU 内=I 2r=2U r 内=P 总-P 外B 用电器部分用电器的额定功率：是指用电器在额定电压下工作的功率。
一般用电器铭牌上标明的电压和功率即为用电器的额定电压和额定功率。
用电器的实际功率，是指用电器在工作时实际消耗的功率。
它等于用电器两端的实际电压与通过用电器的实际电流的乘积。
即P 实=I 实U 实。
3.焦耳定律：电流通过导体所产生的热量跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
公式表示Q=I 2Rt使用上式时应注意统一单位：电流I 的单位是安，电阻R 的单位是欧，时间t 的单位是秒，热量Q 的单位是焦。
[疑难分析]1.电功和电热的关系。
如果电路是由纯电阻组成，这时电流所做的功全部转化为电流通过导体所产生的热量，即W=Q在纯电阻电路中，电功W=UIT=I2Rt=2 Ut R如果电路中含有电动机、电解槽等非纯电阻性质的用电器，这样的电路叫非纯电阻电路。
2.5焦耳定律
二、电热和热 功率
1.焦耳定律 （1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二 次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 （2）表达式：Q=I2Rt
2.热功率:单位时间内的发热量通常称为热功率
Q 2 I R P t
纯电阻电路:
R
I=U/R
指某段电路 在某段时间 内消耗的全 部电能!
电功
W IUt
例2、对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 ( ) AD 2 U 2 Ｂ．P Ａ． P I R R
Ｃ． P UI
Q Ｄ． P t
例3、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
思考；某时电动机突然被卡住而停止转动，则此时 的电动机消耗的功率为多少？
（4）单位：焦耳(J) 千瓦时(kWh) 1kW· h＝3.6×106J
说明：W=UIt适用于所有电路中电功的计算
2.电功率
2.电功率 （1）定义：单位时间内电流所做的功
（2）公式：P=IU
（3）单位：[SI]瓦特 W KW
（4）物理意义：表示电流做功的快慢 说明：P=UI适用于所有电路中电功率的计算
电功
→
电热
Q
=
M
I2Rt
非纯电阻电路:
I＜U/R
说明：欧姆 定律不适用 于非纯电阻 电路！
→ 电热+其它形式的能
W
Q
W其
指转化为 内能的那 部分电能!
第三节 电功和电功率 焦耳定律
第三节电功和电功率焦耳定律知识要点：1、电功：在电路中，电场力对定向移动电荷所做的功叫做电功。
公式：W=UIt，单位：焦(J) 度(kWh)， 1 kWh =3.6×106 J说明：⑴电流做功的过程其实是将电能转化为其他形式能的过程。
用电器不同，能量转化形式也不同。
⑵在纯电阻电路中，电功的计算公式还可以通过欧姆定律将其变换成：W=U2t/R=I2Rt。
⑶在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽的电路中，电流做功有部分转化为机械能、化学能，则公式W=U2t/R=I2Rt不适用，而要用W=UIt直接运算。
2、电功率：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率。
公式：P=W/t=UI，单位：瓦特(W)，千瓦(kW)对纯电阻电路来说，电功率的公式还有：P=U2/R=I2R3、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
公式：Q=I2Rt，注意：焦耳定律是电流热效应的实验规律，凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。
4、电功和热功的关系⑴在纯电阻电路中，电能通过电流做功全部转化为内能（电热），即：W=UIt =U2t/R=I2Rt=Q⑵在非纯电阻电路中，电能通过电流做功W一部分在电阻上转化为电热Q，另一部分转化为其它形式的能E，即：W=Q＋E＞Q或UIt = I2Rt＋E注意:对非纯电阻电路，I≠U/R（欧姆定律只适用于纯电阻电路），电功表达式只能写成W=UIt，电热表达式只能写成Q=I2Rt，而不能写成Q=UIt =U2t/R。
5、额定功率：是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（或通过额定电流）时消耗的电功率。
实际功率：是用电器在实际工作时消耗的功率。
为了不使用电器烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。
对同一电器，额定功率、额定电压、额定电流，有同时达到，同时超过，同时不满足的特点。
典型例题：例1、不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是（）A 接在110V的电路上的功率为20W；B 接在110V的电路上的功率为10W；C 接在440V的电路上的功率为160W；D 接在220V的电路上的功率为40W。
电功电功率和焦耳定律
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
微波炉 220
台灯 220
～150
300～ 800
100～ 150
800～ 1200
40～60
随堂练习
1、家用电灯泡上标着“PZ220-40”字样，其中的“220” 示_额__定__电__压_， “40”表示额_定_功__率____，该灯泡正常工作时的 电流为_0_.1_8_安，灯丝的电阻为_1_2_1_0_Ω. 2、某家庭的冰箱正常工作时电流0.8A，全天24小时 正常使用，求电冰箱的功率是多少，使用一个月（ 按30天算）用了多少度电？
有一种家用电熨斗的规格为“220V，300W”，这种电熨 斗内部的电热丝的电阻是多少?如 在额定电压下工作， 1min内产生的热量是多少?
【答案】161.3Ω，1.8×104J
小结
电功
电流所做的功
电功率
电流做功的快慢
焦耳定律
电流的热效应，Q=I2Rt
“220V 60W”的电灯2盏，一台“220V 90W”
的电视机，如上述用电器每天工作5h，每天消耗
电能 J，他家月初电度表的数字3 是2789. ,使
用30天后电度表盘的数字是
,这个月耗电
度
5.94×106
2838.8
49.5
焦耳定律
电流的热效应
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 ．
P W UI t
V、A
变换公式：P=I2R=U2/R
单位：在国际单位制中是瓦特（W），常用
电功 电功率 焦耳定律
八、练习
1、对计算任何用电器的电功率都适用的公式是 （ CD ）
Ａ、P I R
2
U Ｂ、P R
2
Ｃ、P UI
W Ｄ、P t
2、某一用直流电动机提升重物的装置如 图所示。重物的质量m＝50kg，电源电压 110V。不计摩擦，当电动机以v＝0.9m／s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电 流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电 阻 R＝ 。
Q I Rt
2
适用于一切电路
六、电功和电热
铭记：对于任何电路，电功恒为W=UIt，电 热恒为Q=I2Rt。
（1）纯电阻电路，电功全部转化为电热： W=Q 2 U t UIt=I2Rt=
R
（2）非纯电阻电路，电功转化为电热和其他 形式能量：
W=Q+E其他 UIt=I2Rt+E其他
欧姆定律不适用
用电器正常工作时的电压(或电流)叫做额定电 压(或额定电流)。
1、额定功率：用电器在额定电压(或额定电 流)下工作时的电功率。
2、实际功率：
用电器实际工作时的电功率。
四、焦耳定律
1、热效应 电流通过导体，导体发热的现象。
2、内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的 平方、导体电阻和通电时间成正比。（实验定 律） 3、公式
电能与其他形式能的转化
电能——内能
电能——机械能 电能——化学能
电流做功是电能转化的量度
电功、电功率、焦耳定律
一、电功
1、概念：一段电路中电流所做的功，简称电 功。 电流做功过程就是电能转化为其他形式的能 的过程，电流做了多少功，就有多少电能转 化为其他形式的能。
2、公式：W = U I t 3、单位： 国际单位：焦耳（J） 常用单位：度（千瓦时、kW· h ） 1度 = 3.6×106焦
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E
I U 【教学目标】1.理解电功的概念，知道电功是静电力对自由电荷所做的功
2.知道电功率和热功率的区别与联系，能区分电功和电热
【重点难点】 重点：1.教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算
难点：2.难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难 疑点：为什么在非纯电阻电路中U ＞IR
【教学方法】等效法、类比法、比较法、实验法
【教学流程】一：学习任务
任务一：电功的概念
任务二：电功率的概念计算
任务三：焦耳定律的理解计算
二：导读提纲
问题的引入：教室里的灯管打开了较长一段时间后，当你用手去摸时，会有什么感觉…用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。
电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？
一）电功
1思考下列问题
（1）电场力的功的定义式是什么?
（2）电流的定义式是什么?
2如图所示，一段电路两端的电压为U ，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I ，在时间t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量 q =、
相当于在时间t 内将这些电荷q 由这段电路的一端移到另一端。
在这个过程中，电场力做的功W =
在这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，简称电功。
总结归纳：
1.定义: 在导体的两端加上电压，导体内就形成了电场。
导体内的电荷在电场力的作用下发生定向移动。
因此电场力做了功，这个功也称为 简称
2.公式：
如果电路是纯电阻电路，电能完全转化为热力学能，
电功的公式可写成W= =
3单位:
电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW ·h.
1 kW ·h 的物理意义是什么？1 kW ·h 等于多少焦？
说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U 的单位用V ，电流I 的单位用A ，通电时间t 的单位用s ，求出的电功W 的单位就是J 。
二）电功率（62页）
在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。
例如，在相同时间里，
电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。
电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。
教学随想。