12.1.2 焦耳定律 讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.1　电路中的能量转化 第二讲　焦耳定律 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.1 电路中的能量转化　·　教师版 知识点范围　1．焦耳定律与热功率　2．纯电阻电路 3．非纯电阻电路　4．电动机功率的初步认识　5．串并联电路的电热分配 班级________　姓名________　学号________　得分________ 知识点 5 讲　例题 2 道　判断速查表 10 条　建议用时 45 分钟 这一讲讲电流通过电阻发热。焦耳定律的式子本身简单，容易错的是前面那一步：先看清电能是不是全部变成内能，再决定用哪套公式。电动机这类非纯电阻，本讲只立一个判断，具体计算下一讲展开。 本讲内容 知识点 1　焦耳定律与热功率 知识点 2　纯电阻电路 知识点 3　非纯电阻电路 知识点 4　电动机功率的初步认识 知识点 5　串并联电路的电热分配 第一部分　知识点精讲 知识点 1　焦耳定律与热功率 原理　电流通过导体的时候，自由电荷在静电力作用下加速，又不断跟导体里的离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，导体内能增加，温度升高，放出的这部分热量叫电热。焦耳用实验确定了电热跟电流、电阻、时间的关系，得到 Q＝I2Rt，这就是焦耳定律。 结论　电热产生的快慢叫热功率，等于电热与通电时间之比。把焦耳定律代进去，热功率只跟电流和电阻有关。 条件　Q＝I2Rt 对一切电路都成立，纯电阻、非纯电阻都一样。发热来自电流与电阻的相互作用，跟电能最后有没有变成别的形式无关。 易错　用 Q＝UIt 去算电动机的发热，这个式子算的是输入的电能，不是电热。把焦耳定律当成纯电阻专用，结果遇到电动机就不敢用。 知识点 2　纯电阻电路 原理　白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅这类用电器，电能全部转化成内能，叫纯电阻电路。判断标准只有一条，看电能转化出去的形式是不是只有内能。 图 1　电饭锅接通电源后电热丝发热，电能全部转化成内能 结论　纯电阻电路里电功等于电热，W＝Q，欧姆定律成立。 　　　　这时电功率与热功率相等，P＝P热＝UI＝I2R，几个式子可以互相代换。 条件　只有纯电阻才能把 UIt 里的 U 换成 IR。动手换之前先问一句，电能是不是全部变成内能。 易错　见到电阻就套欧姆定律，不先看电能是不是全部变成内能。 知识点 3　非纯电阻电路 原理　电动机、电解槽、正在充电的电池，电能只有一部分转化成内能，其余变成机械能或化学能，叫非纯电阻电路。 图 2　灯泡 L 与电动机 M 并联后再串接电阻 R，同一条支路上既有纯电阻也有非纯电阻 结论　输入的电能是 W＝UIt，发热是 Q＝I2Rt，两者之差就是转化成机械能或化学能的那部分。电流不再满足欧姆定律，实际电流比按欧姆定律算出来的小。 条件　非纯电阻只能用 W＝UIt、Q＝I2Rt 和 P＝UI，凡是含 R 的功率式一律不能用。 易错　对电动机用欧姆定律求电流，求出来的值偏大，后面每个量跟着错。 知识点 4　电动机功率的初步认识 原理　电动机是非纯电阻的典型。输入的电能一部分在线圈上变成热，一部分变成机械能输出，所以输入功率 P入＝UI 大于发热功率 P热＝I2R，欧姆定律不再成立。 结论　两者之差就是输出的机械功率，P出＝P入－P热。求线圈电阻只能由发热功率反推，不能用电压除以电流。 条件　电动机卡住不转时没有机械能输出，电能全部变成热，这时欧姆定律才成立。 易错　用电压的平方除以电阻，或者用电压除以电流，去算正常工作的电动机。三个功率的具体计算和含电动机电路的处理，下一讲展开。 知识点 5　串并联电路的电热分配 原理　比较不同电阻的发热，先看哪个量相同。串联各处电流相同，用 Q＝I2Rt 看，发热跟电阻成正比。并联各支路电压相同，用下面这个式子看，发热跟电阻成反比。 结论　串联时 Q1∶Q2＝R1∶R2，并联时 Q1∶Q2＝R2∶R1。两种接法下总热量都等于各部分热量之和。 条件　比较之前先分清串联还是并联，电流相同用含 I 的式子，电压相同用含 U 的式子。 易错　串联电路里用电压的式子判断发热，其实各电阻的电压并不相同。 第二部分　判断速查表 题里的现象 判断 依据 只给 I、R、t，求产生的热量 用 Q＝I2Rt 焦耳定律，一切电路都成立 求发热的快慢 用 P热＝I2R 热功率只跟电流和电阻有关 电动机、电解槽、充电电池 不能用欧姆定律求电流 非纯电阻，电能只有一部分变成内能 求电动机的输出功率 P出＝UI－I2R 输入的电能减去线圈发热 求电动机的效率 输出功率除以输入功率 效率总小于 1 电动机被卡住不转 电能全部变成热，I＝ 没有机械能输出，回到纯电阻 由线圈发热反求电阻 R＝ 只能用发热功率，不能用 两个电阻串联，比发热 阻值大的发热多 电流相同，热量与电阻成正比 两个电阻并联，比发热 阻值小的发热多 电压相同，热量与电阻成反比 问电能转化成了什么 纯电阻全变内能，非纯电阻还有机械能或化学能 先看能量去向，再选公式 第三部分　例题精讲 例1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　） A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解 B．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 C．电功适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路. D．电流通过生活中的电动摩托车中的电动机时，电能可以全部转化为机械能 【答案】AC 【详解】A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解，故A正确； B．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热不一定越多，还与时间有关，故B错误； C．电功适用于任何电路，欧姆定律只适用于纯电阻电路，故只适用于纯电阻电路，故C正确； D．电流通过生活中的电动摩托车中的电动机时，由于电动机有内阻，则当电流通过电动机时，电能转化为机械能和内能，故D错误。 故选AC。 例2．关于电学各公式的含义，下列说法正确的是（     ） A． 表示导体的电阻与两端的电压成正比，与通过它的电流成反比 B．是焦耳定律的表达式，可以适用于任何用电器 C．根据并联电路电阻的公式：，可以知道，当其中一个电阻阻值增大时，并联电路的总电阻也增大 D．根据公式，用电器两端的电压越大，通过的电流越大，通电时间越长，电流做功越大，电能转化为热能越多 【答案】BC 【详解】A．是电阻的定义式，导体的电阻由自身材料、长度、横截面积、温度决定，与两端电压、通过的电流无关，故A错误； B．是焦耳定律的实验表达式，可用于所有用电器的电热计算，故B正确； C．由并联电阻公式 若其中一个电阻（如）增大，则减小，等式右侧总和减小，即减小，总电阻增大，故C正确； D．是电流总功的表达式，电流做功是电能转化为其他形式能的过程，仅纯电阻用电器的电能全部转化为热能，非纯电阻用电器只有部分电能转化为热能，因此电流做功越大，转化的热能不一定越多，故D错误。 故选BC。 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1　电路中的能量转化 第二讲　焦耳定律 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.1 电路中的能量转化　·　学生版 知识点范围　1．焦耳定律与热功率　2．纯电阻电路 3．非纯电阻电路　4．电动机功率的初步认识　5．串并联电路的电热分配 班级________　姓名________　学号________　得分________ 知识点 5 讲　例题 2 道　判断速查表 10 条　建议用时 45 分钟 这一讲讲电流通过电阻发热。焦耳定律的式子本身简单，容易错的是前面那一步：先看清电能是不是全部变成内能，再决定用哪套公式。电动机这类非纯电阻，本讲只立一个判断，具体计算下一讲展开。 本讲内容 知识点 1　焦耳定律与热功率 知识点 2　纯电阻电路 知识点 3　非纯电阻电路 知识点 4　电动机功率的初步认识 知识点 5　串并联电路的电热分配 第一部分　知识点精讲 知识点 1　焦耳定律与热功率 原理　电流通过导体的时候，自由电荷在静电力作用下加速，又不断跟导体里的离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，导体内能增加，温度升高，放出的这部分热量叫电热。焦耳用实验确定了电热跟电流、电阻、时间的关系，得到 Q＝I2Rt，这就是焦耳定律。 结论　电热产生的快慢叫热功率，等于电热与通电时间之比。把焦耳定律代进去，热功率只跟电流和电阻有关。 条件　Q＝I2Rt 对一切电路都成立，纯电阻、非纯电阻都一样。发热来自电流与电阻的相互作用，跟电能最后有没有变成别的形式无关。 易错　用 Q＝UIt 去算电动机的发热，这个式子算的是输入的电能，不是电热。把焦耳定律当成纯电阻专用，结果遇到电动机就不敢用。 知识点 2　纯电阻电路 原理　白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅这类用电器，电能全部转化成内能，叫纯电阻电路。判断标准只有一条，看电能转化出去的形式是不是只有内能。 图 1　电饭锅接通电源后电热丝发热，电能全部转化成内能 结论　纯电阻电路里电功等于电热，W＝Q，欧姆定律成立。 　　　　这时电功率与热功率相等，P＝P热＝UI＝I2R，几个式子可以互相代换。 条件　只有纯电阻才能把 UIt 里的 U 换成 IR。动手换之前先问一句，电能是不是全部变成内能。 易错　见到电阻就套欧姆定律，不先看电能是不是全部变成内能。 知识点 3　非纯电阻电路 原理　电动机、电解槽、正在充电的电池，电能只有一部分转化成内能，其余变成机械能或化学能，叫非纯电阻电路。 图 2　灯泡 L 与电动机 M 并联后再串接电阻 R，同一条支路上既有纯电阻也有非纯电阻 结论　输入的电能是 W＝UIt，发热是 Q＝I2Rt，两者之差就是转化成机械能或化学能的那部分。电流不再满足欧姆定律，实际电流比按欧姆定律算出来的小。 条件　非纯电阻只能用 W＝UIt、Q＝I2Rt 和 P＝UI，凡是含 R 的功率式一律不能用。 易错　对电动机用欧姆定律求电流，求出来的值偏大，后面每个量跟着错。 知识点 4　电动机功率的初步认识 原理　电动机是非纯电阻的典型。输入的电能一部分在线圈上变成热，一部分变成机械能输出，所以输入功率 P入＝UI 大于发热功率 P热＝I2R，欧姆定律不再成立。 结论　两者之差就是输出的机械功率，P出＝P入－P热。求线圈电阻只能由发热功率反推，不能用电压除以电流。 条件　电动机卡住不转时没有机械能输出，电能全部变成热，这时欧姆定律才成立。 易错　用电压的平方除以电阻，或者用电压除以电流，去算正常工作的电动机。三个功率的具体计算和含电动机电路的处理，下一讲展开。 知识点 5　串并联电路的电热分配 原理　比较不同电阻的发热，先看哪个量相同。串联各处电流相同，用 Q＝I2Rt 看，发热跟电阻成正比。并联各支路电压相同，用下面这个式子看，发热跟电阻成反比。 结论　串联时 Q1∶Q2＝R1∶R2，并联时 Q1∶Q2＝R2∶R1。两种接法下总热量都等于各部分热量之和。 条件　比较之前先分清串联还是并联，电流相同用含 I 的式子，电压相同用含 U 的式子。 易错　串联电路里用电压的式子判断发热，其实各电阻的电压并不相同。 第二部分　判断速查表 题里的现象 判断 依据 只给 I、R、t，求产生的热量 用 Q＝I2Rt 焦耳定律，一切电路都成立 求发热的快慢 用 P热＝I2R 热功率只跟电流和电阻有关 电动机、电解槽、充电电池 不能用欧姆定律求电流 非纯电阻，电能只有一部分变成内能 求电动机的输出功率 P出＝UI－I2R 输入的电能减去线圈发热 求电动机的效率 输出功率除以输入功率 效率总小于 1 电动机被卡住不转 电能全部变成热，I＝ 没有机械能输出，回到纯电阻 由线圈发热反求电阻 R＝ 只能用发热功率，不能用 两个电阻串联，比发热 阻值大的发热多 电流相同，热量与电阻成正比 两个电阻并联，比发热 阻值小的发热多 电压相同，热量与电阻成反比 问电能转化成了什么 纯电阻全变内能，非纯电阻还有机械能或化学能 先看能量去向，再选公式 第三部分　例题精讲 例1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　） A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解 B．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 C．电功适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路. D．电流通过生活中的电动摩托车中的电动机时，电能可以全部转化为机械能 例2．关于电学各公式的含义，下列说法正确的是（     ） A． 表示导体的电阻与两端的电压成正比，与通过它的电流成反比 B．是焦耳定律的表达式，可以适用于任何用电器 C．根据并联电路电阻的公式：，可以知道，当其中一个电阻阻值增大时，并联电路的总电阻也增大 D．根据公式，用电器两端的电压越大，通过的电流越大，通电时间越长，电流做功越大，电能转化为热能越多 学科网（北京）股份有限公司 $