3.3 电功与电热 课件-2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第 节 3 电功与电热 高中物理 必修第三册 第3章 1 自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功，电场力做的功常常说成是电流所做的功，简称“电功”；而不同导体在相同电压作用下电场力做功的快慢程度又是不同的，为了比较电场力做功的快慢，我们引入了“电功率”的概念；同时电流通过导体是会发热的，我们把它叫“电热”。那么以上这些物理量之间有何关系呢？下面我们共同来学习这些问题。 引入 一、电功和电功率 如图一段电路两端的电压为，通过的电流为，在时间内通过这段电路任一横截的电荷量。　 则电场力做功即 1.电功 （2）公式：电流在一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 三者的乘积． （3）单位：　在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kW·h）. 　1kW·h＝3.6×106J (1)定义：在一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，简称为电功． （4）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电功对任何电路都适用． 2．电功率：单位时间内电流所做的功与所用时间之比 （１）一段电路上的电功率等于这段电路两端的电压和电路中电流的乘积． （２）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），常用单位还有千瓦（kW） 　1kW＝103W （4）电功率 3.额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。 是个定值，是个变值,即用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。 几种常见家用电器的额定功率 用电器 29寸彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯 额定电压/V 220 220 220 220 220 额定功率/W ～150 300～800 100～150 800～1200 40～60 二、焦耳定律： 1．电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程． 电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能． 　　在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；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． 2．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量等于电流的二次方、导体的电阻 和通电时间 三者的乘积 ． 焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。 　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． 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． ３.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 的二次方与导体电阻的乘积． 纯电阻电路: 非纯电阻电路: 电能 内能 电能 → 内能+其他形式的能 = 电功 = 电热 W=Q = UIt =I2Rt 电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = M W UIt ＞ I2Rt 电功：W= UIt 电热：Q=I2Rt 电功率：P=UI 热功率：P热=I2R 4.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． 例1 (多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是(　　) A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解 B．电功公式、焦耳定律公式都适合于任何电路，因此不一定等于 C．非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热 D．电功的另一表达式适用于任何电路 　解析：任何电路的热功以及焦耳热的求解都可用焦耳定律求解，A正确；B选项中的两个公式均适合于任何电路，但W不一定等于Q，B正确；在非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，C错误；只适用于纯电阻电路，D错误． AB A 例2 规格为“220V，1000W”的电炉，求：     （1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；