第七节 电功、电功率及焦耳定律-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步精品讲义（沪科版2020上海必修第三册 ）

第7课 电功、电功率及焦耳定律 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念。 2.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别。 1.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系，并能进行有关的计算。 2.了解公式Q＝I2Rt(P＝I2R)、Q＝(P＝)的适用条件。 3.通过有关实例，让学生理解非纯电阻电路中的能量转化关系。 ( 知识精讲 ) [观图助学] 电吹风工作时，将电能转化为什么能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 1.电功 (1)定义：电流在一段电路中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。 (2)公式：W＝IUt (3)单位：焦耳，符号为J。 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J。 2.电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功。 (2)公式：P＝＝UI。 (3)单位：瓦特，符号为W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。 [思考判断] (1)电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。( ) (2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功。( ) (3)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大。( ) (4)电功率越大，电流做功一定越快。( ) [观图助学] 用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？ 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 (1)定义：单位时间内的发热量称为热功率。 (2)表达式：P＝I2R。 (3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量。 [思考判断] (1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。( ) (2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的。( ) (3)Q＝I2Rt适用于任何电路求热量。( ) [观图助学] 标有“220 V　40 W”的白炽灯泡和“220 V　40 W”的电动机，把它们并联后接到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？ 1.两种电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。 (2)含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。 2.电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入＝UI。 (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r。 (3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r。 (4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%。 [思考判断] (1)电动机是非纯电阻用电器，所以在任何情况下，都不能将电能全部转化为内能。(×) (2)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热。(√) 电流做功的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变化量，标志着电能转化为其他形式能的多少。 电流做功一方面与实际功率有关，另一方面还与通电时间有关，只有实际功率与时间乘积越大时，电流做功才越多，因此用电器额定功率越大接在电路中电流做的功不一定越多。 电烤箱是焦耳定律的一个实际应用。电烤箱可以把电能转化为内能，并且时间越长，产生的热量越多，所以不小心的话面包就会被烤糊。 含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。 两种电路的功、热关系 纯电阻电路 非纯电阻电路 电流、电压和电阻三者间的关系 遵循欧姆定律，I＝ 不遵循欧姆定律，I＜ 能量转化规律 电流做功将电能全部转化为内能，即W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t 电流做功将电能转化为内能和其他形式的能，电功W＝UIt，而电热Q＝I2Rt，即W＝Q＋W其他＞Q 功率关系 电功率等于热功率，即P电＝P热＝UI＝I2R＝ 电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电＝P热＋P其他 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽、电风扇等 ( 能力拓展 ) 考法01 　对电功、电功率的理解 [观察探究] (1)如图所示，电路中电流为I，通电时间为t，那么在这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量是多少？如果这段电路两端的电势差是U，静电力做的功是多少？ (2)不相同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。电流做功的快慢用电功率表示，电流做功的多少用电功表示。电流做功的多少与做功的时间和做功的快慢有关。 [探究归纳] 1.对电功的理解 (1)从力的角度