2017-2018学年高中物理 第二章 直流电路 第6节 焦耳定律 电路中的能量转化教学案 教科版选修3-1

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1、第6节焦耳定律__电路中的能量转化1．电功是指电场力移动电荷所做的功，其大小为W＝UIt。2．电功率指单位时间内电流所做的功，表达式为P＝IU，表示电流做功的快慢。3．焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，热功率的表达式P热＝I2R，两式可用于任何电路。4．电源工作时，把其他形式的能转化为电能的功率为IE，等于电源输出功率IU和电源内部的热功率I2r之和。5．在纯电阻电路中：W＝Q即：W＝IUt＝I2Rt＝t；在非纯电阻电路中：W＞Q。一、电功　电功率1．电功(1)定义：电场力移动电荷所做的功。(2)大小：等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。(3)公式：W

2、＝UIt。(4)国际单位：焦耳，符号J。(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能。即电功是电能转化为其他形式的能的量度。2．电功率(1)定义：电流所做的功与做这些功所用时间的比值，即单位时间内电流所做的功。(2)公式：P＝＝UI。(3)国际单位：瓦特。符号：W。(4)大小：一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压和电路中电流I的乘积。(5)意义：表示电流做功的快慢。二、焦耳定律　热功率1．焦耳定律22(1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比。(2)公式：Q＝I2

3、Rt。2．焦耳热电流通过电阻而产生的热量。3．热功率(1)定义：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值。即单位时间内电阻通电所产生的热量。(2)公式：P热＝＝I2R。4．焦耳热的应用与危害(1)应用：利用电流的热效应来加热、烘干物体，如电烙铁、电烤箱、电暖气、电炉、电饭锅、电熨斗等。(2)危害：①减少用电器的使用寿命。②烧坏用电器甚至引起火灾。三、电路中的能量转化1．电源内部的能量转化在电源内部，通过各种作用将其他形式的能转化为电能。2．电路中的能量转化(1)纯电阻电路中：P电＝P热。(2)在非纯电阻电路中：P电＝P热＋P其他。3．闭合电路的功率分析(1)公式表达：由

4、闭合电路欧姆定律可得IE＝IU＋I2r。(2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和。1．自主思考——判一判(1)电功越大，电功率就越大。(×)(2)只有纯电阻电路中，电热的表达式是Q＝I2Rt。(×)(3)非纯电阻电路中，电热的表达式是Q＝I2Rt。(√)(4)电动机工作时，消耗的电能大于产生的电热。(√)(5)电源的功率越大，其输出功率越大。(×)2．合作探究——议一议22(1)根据我们的生活、生产经验列举一些常见的用电器，并说明电能主要转化为什么能？提示：①电灯，把电能转化为光能。②电热毯、电熨斗、电饭煲、电

5、热水器，把电能转化为内能(热能)。③电动机，把电能转化为机械能。④电解槽，把电能转化为化学能。(2)用电器铭牌上所标的功率有何意义？提示：用电器铭牌上所标功率指的是用电器的额定功率，即用电器能长时间正常工作时的最大功率，用电器实际工作时，其功率不一定等于额定功率，一般要小于或等于额定功率。(3)电功率与热功率的含义分别是什么，计算公式分别是什么？提示：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，计算公式P＝IU；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率，计算公式P＝I2R。(4)对一个电动势为E和内电阻一定的电源，在对外供电的过程中，什么情况下电源的总功率最大

6、？什么情况下电源内部的发热功率最大？提示：由P总＝IE，P内＝I2r可知，当流过电源的电流最大时，即回路中电阻值最小时，电源的总功率和电源内部的发热功率最大。电功、电功率的计算1．串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率分配＝＝功率关系P＝P1＋P2＋…＋PnP＝P1＋P2＋…＋Pn2．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额。(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。[典例]　额定

7、电压都是110V，额定功率P甲＝100W，P乙＝40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是(　　)22　　[思路点拨]⇒⇒[解析]　对灯泡有P＝UI＝，可知：R甲U甲，且有U乙>110V，乙灯被烧毁，U甲<110V不能正常发光，A错误。对于B电路，由于R乙>R甲，甲灯又并联变阻器，并联电阻更小于R乙，所以U乙>U并，乙灯被烧毁。对于C电路，乙灯与变阻器并联电阻可能等于R甲，所以可能U甲＝U