第3章 第3节 焦耳定律-2020-2021学年高中物理选修3-1【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第3节　焦耳定律 [学习目标] 1．理解电功、电功率的概念、计算式。 2．掌握焦耳定律并会用公式Q＝I2Rt计算电热。 3．能识别纯电阻电路与非纯电阻电路，掌握电功率和热功率的区别和联系。 一、电能 电功和电功率 电功 电功率 概念 电场力对定向移动的自由电荷所做的功 单位时间内电流所做的功 公式 W＝qU＝UIt P＝＝UI 单位[来源:学。科。网] 焦耳，符号J 瓦特，简称瓦，符号W 物理 意义 描述电能转化为其他形式的能的多少 描述电流做功的快慢 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，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2．公式：Q＝I2Rt。 3．对应单位：1 J＝1 A2·Ω·s。 4．微观解释：当导体内的电子在电场力作用下做定向运动时，会与金属离子不断碰撞，碰撞时把一部分动能传给离子，使离子的热运动加剧，导致发热。显然，电流越大，电阻越大，碰撞就越频繁、剧烈，发热就越多。 5．电功和电热的关系 在纯电阻电路中电功等于电热，在非纯电阻电路中，电功大于电热。 三、身边的电热 1．电热水器、电饭锅等家用电器是利用了电流的热效应，其电阻丝都是由电阻率较大的材料制成的。 2．电焊是在焊接的金属接触面上通过电流，利用接触电阻产生的热量得到适合焊接的高温，从而对接触面进行焊接的一种方法。 3．插头和插座之间、电线连接处如果接触不良，都会产生大电阻，容易发热，甚至迸出火花。 4．电视机和显示器的后盖有很多孔，计算机的CPU要安装散热片及风扇，都是为了散热。 [自主诊断]——判正误 　(1)千瓦时(kW·h)是电功的常用单位。1 kW·h＝3.6×106 J。(×) (2)电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越小。(×) (3)电功率越大，电流做功一定越快。(√) (4)W＝UIt可以计算任何电路的电功。(√) (5)Q＝I2Rt可以计算任何电路的热量。(√) (6)任何电路都有W＝Q，即UIt＝I2Rt。(×) 考点一　纯电阻电路电功、电功率的计算 1．对电功的理解 (1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。 (2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。 (3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用。 2．对电功率的理解 (1)电功率P＝＝UI对任何电路都适用。 (2)额定功率和实际功率 ①额定功率：用电器正常工作所消耗的功率。 ②实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率。 3．用电器铭牌上所标注的额定电压、额定功率，是指用电器正常工作时的电压和在这个电压下的功率。例如：洗衣机的铭牌上标有额定电压220 V、额定洗涤功率320 W、额定脱水功率135 W，这是指该洗衣机在220 V电压下能正常工作，在这个电压下洗涤时的功率为320 W，脱水时的功率为135 W。 用电器正常工作是指在额定电压下工作，用电器在不同电压下工作一般可认为其电阻值不变。 4．电功和电功率定义公式分别是W＝IUt和P＝UI，不要随意用欧姆定律将其变形为W＝I2Rt和P＝I2R，因为变形后的公式只适用于纯电阻电路。 [例1]　一根电阻丝，在通过2 C的电荷量时电功为8 J，若在相同的时间内通过4 C的电荷量，求电阻丝上的电流做的功和所加的电压分别是多少。 [思路点拨]　 [解析]　设电阻丝的电阻为R，据W＝UIt＝Uq得U1＝4 V，在相同时间内通过的电荷量变为原来的2倍。 据I＝知：I2＝2I1 又据欧姆定律I＝得U2＝2U1＝8 V 电流的功W2＝U2I2t＝4W1＝32 J。 [答案]　32 J　8 V ●对点训练 一只规格为“220 V　2 000 W”的电炉，它正常工作时的电阻是多少？若电网电压为200 V，则电炉工作时的实际功率是多少？在220 V电压下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电炉一个月(按30天计算)要消耗多少度电？ 解析　设电炉的电阻为R，由P＝得 R＝＝ Ω＝24.2 Ω 当电压为U′＝200 V时，电炉的实际功率为 P′＝＝ W＝1 653 W 在220 V的电压下，该电炉一个月消耗的电能为 W＝Pt＝2×2×30 kW·h＝120 kW·h。 答案　24.2 Ω，1 653 W,120度 考点二　纯电阻电路和非纯电阻电路 1．两种电路的比较 两种电路 比较内容　　　 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 欧姆定律 服从欧姆定律I＝ 不服从欧姆定律U＞IR或I＜ 能量转化 电流做功全部转化为电热 电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式