第二章恒定电流第5节《焦耳定律》案例

二、焦耳定律
体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积，即：
...
1. 电流通过导体时产生的热量 Q 等于电流 I 的二次方、导
Q I Rt
2
这个关系最初是物理学家焦耳用实
验得到的，叫焦耳定律。 2. 热功率 ：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。
Q I 2 Rt P＝ I 2R t t

P I 2R
1. 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。 2. 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。
...
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电 阻电路。
. ，通过的电流为 .. 设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为 R
功能多样的用电器
靠电流做功来工作。
用电器是用电来工作的器具，它们的共同特点是要消耗电能，
zxxk
...
电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。 电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。
一、电功和电功率
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 。
I，试计算在时间 t 内电流通过此电阻产生的热量 Q。
据欧姆定律加在电阻元件两端的电压为：U = IR 在时间t内电场力对电阻元件所做的功为：W = IUt = I2Rt 由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功W 等于电热Q
如果电路不是纯电阻电路，电功仍为 W=IUt，电阻上产生
的热量仍为 Q = I2Rt，但此时电功比电阻上产生的热量大。
后者功率较大，电阻却较小。
家庭电路中同时使用功率过大的用电 ... 器可能引起火灾
例2. 取一个玩具小电机 ，其内阻 R = 1.0 Ω ，把它接在如图 ...
...
第二章
第五节
恒定电流
焦耳定律
...
本节课是有关电路中能量问题的讨论，教学中可用类比
的方法向学生说明：电场力对自由电荷做功，电势能转化
为动能，这相当于物体在真空中自由下落时，重力势能转 化卫生动能，并通过视频对灯泡工作功率进行演示，培养 学生观察能力和利用实验分析和处理实际问题的能力。同 时在教学中还应对灯泡额定功率与额定电压的物理意义， 额定功率与实际功率的区别进行说明，突出能量守恒思想 及研究热效率的意义以及联系实际能力的培养。
纯电阻电路与非纯电阻电路 ... 纯电阻电路
电能W UIt 内能Q
=
M
I2Rt
I = U/R
欧姆定律不适 用于非纯电阻 电路！
非纯电阻电路
电能W UIt
内能Q +其他形式能量
=
I2Rt + E
I ＜ U/R
例1. 一个电动机，线圈电阻是 0.4
，当它两端所加
...
的电压为 220 V时，通过的电流是 5 A。这台电动机每分 钟所做的机械功有多少?
度的乘积。
热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率。决定于 通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。
2. 联系
对纯电阻电路，电功率等于热功率。 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。
... 二、“负荷”与“电阻”的区别
“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓。通常说“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“220 V 60 W”与“220 V 100 W”的两个灯泡，
W IUt
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。 （3）单位：焦耳，简称焦，符号是 J。 千瓦时，俗称“度”，符号是 kW· h。 1 kW· h = 1000 W×3600 s = 3.6×106 J
...
（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。组
卷网
W P IU t
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）意义：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）。
1 kW＝103 W＝106 Mw = 10─3 MW
3. 额定功率和实际功率
... 1. 理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际 功率和额定功率。
2．了解电功和电热的关系。了解认识焦耳定律，能用其表 达式进行计算。 3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功 大于电热。 4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非 纯电阻电路问题。 重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：电路中纯电阻电路和非纯电阻电路的判断。
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。
答案：6.5×104 J
一、电功率与热功率. . .
1. 区别
电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗 的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强
...
在时间t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量q 为：
q=It
在这个过程中电场力做的功为：
W=qUห้องสมุดไป่ตู้
将q 代入得： W=UIt 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。
5
1. 电功
做的功，简称电功。 （2）定义式：
（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所
...
实际电压下工作的功率是实际功率。
用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定 功率。
...
... 为什么有些用电器通电后会发热呢？
电烙铁
电熨斗
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。
... 电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电
炉丝相连的导线却不怎么热，为什么？
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通过观察视频，了解电阻产生的热量和通电电流之间的关系。