第10.7节 电功、电功率及焦耳定律（1）-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海必修第三册）

第十章 电路及其应用 第7节 电功、电功率及焦耳定律（1） 🧭目标导航 知识要点 难易度 1，电功、电功率、电热、热功率的定义、区别 2，纯电阻电路和非纯电阻电路的区别 3. 理解公式Q＝I2Rt(P＝I2R)、Q＝(P＝) 的适用条件 ★★ ★★★ ★★★★ 📚知识精讲 一、电功和电功率 1.电功 (1)定义：电流做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＝UIt (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。 (4)从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。 思考：在力学中W=Fs,能否找出这两个公式之间的联系？ (5)从能的角度看，电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，其大小表示能量转化的多少。 (6)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用。 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。 (5)电功率P＝＝UI对任何电路都适用。 (6)额定功率和实际功率 ①额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，即电器铭牌上所标的功率即为额定功率。 额定功率=额定电压×额定电流。 ②实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。实际功率不能大于其额定功率。 当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率。 【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。（ ） (5)导体内静电力移动电荷所做的功叫作电功。（ ） (6)电功就是电能。（ ） 例1. 一根电阻丝在通过2 C的电荷量时电流所做的功为8 J，若在相同的时间内通过4 C的电荷量，求： (1)电阻丝上的电流所做的功； (2)电流做功的功率是原来的几倍。 例2. 一个电阻接入某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有330 J的电能转化为内能，则下列说法错误的是（ ） A.电阻两端所加电压为330 V B.通过电阻的电流为1 A C.电阻通电时间为3 s D.这个电阻的阻值为110 Ω 例3. 在如图所示的电路中，有四盏灯，L1和L2都标有“220V，100W”字样，L3和L4都标有“220V，40W”字样，把电路接通后，最暗的是（　　） （A）L1 （B）L2 （C）L3 （D）L4 二、焦耳定律 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的内能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)Q＝I2Rt适用于任何电路求热量。（ ） (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)在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q (4)在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q (5)W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 (6)W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立 例4. 把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内（ ） A.由Q＝I2Rt可知，电炉的发热量减小 B.由Q＝UIt可知，电炉的发热量不变 C.由Q＝t可知，电炉的发热量增大 D.无法确定 例5. 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为（ ） A.1∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶4 三、电路中的能量转化：纯电阻电路和非纯电阻电路 【观察思考】 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)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路，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内能以外的形式的能。 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