第七节 电功、电功率及焦耳定律（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

10.7 电功 电功率及焦耳定律 第十章 简单的串联、并联组合电路 1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区 别与联系. 2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种 电路的能量转化关系. 【学习目标】 用电器是各种把电能转化成其他形式能的器具。常见的电熨斗、电热毯、电饭煲等，主要把电能转化成内能；而洗衣机、电风扇等主要把电能转化成机械能；电解池、电镀装置主要把电能转化成化学能。根据功与能的关系，从一种形式的能转化成另一种形式的能的过程需要做功。电能转化成其他形式的能的过程实际上就是电流做功的过程。 导入新课 一、什么是电功？ （1）定义：电流所做的功叫做电功( electric work)。电流做了多少功就表示有多少电能转化成其他形式的能。 （2）电功实质:是导体中的电场对自由电荷的作用力做的功。 设通过导体的恒定电流为I，导体两端的电压为U，则在时间t内电流通过这段导体的电荷量为q= It，电场力对电荷所做的功为W= qU= UIt （3）定义式： W= qU= UIt 适用于任何电路 （4）电功的国际制单位:焦耳，简称焦，符号是J。 适用于纯电阻电路 W 变形式： 常用单位：千瓦时，俗称“度”，符号是 kW·h。 1 kW·h = 1000 W×3600 s = 3.6×106 J 二、什么是电功率？ （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）电功率（P）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。（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） 1 kW＝103 W＝106 mW = 10─3 MW 适用于任何电路 适用于纯电阻电路 P 变形式： （4）用电器的额定功率和实际功率 ①额定功率：用电器长期正常工作时的____________，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率。（用电器铭牌上所标称的功率是额定功率） ②实际功率：用电器____________时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。 最大功率 实际工作 三、什么是电热？ 这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律。 适用于任何电路 电流热效应的实质：电能通过电流做功转化为内能（热能）。 变形式：Q 适用于纯电阻电路 电流热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 英国物理学家焦耳(J. P. Joule，1818- 1889) 经过多次实验指出:电流通过导体产生的热量Q，与电流I的二次方、导体的电阻R和通电的时间t成正比。这就是焦耳定律(Joule's law)，即 （2）热功率P热 ：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。 变形式：P=UI 适用于任何电路 适用于纯电阻电路 四、电功和电热有什么区别？ (2)在非纯电阻电路中： ①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用W＝UIt计算，电功率只能用P＝UI计算； ②电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算； ③欧姆定律不成立，由UIt>I2Rt得：U>IR. 例1　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W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都适用于任何电路，因此W一 定等于Q C.非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热 √ 解析　任何电路的焦耳热都可用焦耳定律求解，A正确； B选项中的两个公式均适用于任何电路，但W不一定等于Q，B错误； 非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，C错误； 例2　如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等.停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是 √ 解析　家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确. (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______。 (2)非纯电阻电路：含有_________或___________的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为__________或_______。 (3) 电热 电动机 电解槽 机械能 化学能 纯电阻电路中： 非纯电阻电路中： 电 纯电阻和非纯电阻电路 1.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电＝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