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1、第五节焦耳定律课标解读1.理解电功和电功率,掌握电功和电功率的计算.2.知道焦耳定律的物理意义,掌握焦耳定律在生活中的应用.3.从能量守恒和转化理解电功和电热的区别,知道纯电阻电路和非纯电阻电路.课前自主学习一､电功和电功率1.电功:导体中的恒定电场对自由电荷的非静力做功,通过电流做功把电能转化为其他形式的能.2.电功的表达式:W=IUt,W的单位是焦耳.3.电功率(1)物理意义:表示电流做功快慢的物理量. (2)定义:单位时间内电流所做的功. (3)表达式:其单位是瓦特(W).二､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
2、阻及通电时间成正比.2.表达式:Q=I2Rt,其单位是焦耳.3.热功率:单位时间内的发热量,P=I2R,其单位瓦特.知识梳理图课堂互动探究一､电功和电功率1.电功(1)实质:因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的,电流做的功,实质上是电场力移动电荷做的功.(2)表达式:设加在一段电路两端的电压为U,流过电路的电流强度为I,则t时间内流过电路的电量q=It.电场力移动电荷做的功W=qU.t时间内电流做功W=UIt表明:电流在一段电路上所做的功,跟这段电路两端的电压､电路中的电流和通电时间成正比.(3)单位:在国际单位中功的单位是焦耳,符号为J.常见的
3、电功单位还有“度”.1度=1kW·h=3.6×106J(4)意义:电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程,电流做了多少功,就表明有多少电能转化为其他形式的能,即电功反映了电能转化为其他形式能的多少.2.电功率(1)定义:电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值,叫做电功率.(3)单位:在国际单位制中的单位是瓦,符号为W.(4)意义:电功率表示电流做功的快慢.二､焦耳定律1.电流的热效应:电流通过导体(或用电器)时,做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞.由于这种碰撞,电子在电场力的加速作用下获得的动能,不断传递给金属正离子,使金属正离子的热运动加
4、剧,于是通电导体的内能增加,温度升高,即电能通过电流做功转化为内能,这就是电流的热效应.2.焦耳定律:在一段电路中只有电阻元件,则电场力所做的功W等于电流通过这段电路时发出的热量Q,即Q=W=UIt,由欧姆定律U=IR,热量Q的表达式可写成Q=I2Rt.这就是焦耳定律.三､电功和电热的比较 对任何电路,电流做的功恒为W=UIt;电流产生的热恒为Q=I2Rt. 1.在纯电阻电路中,由于U=IR,因此 即电流做的功全部转化为电热.2.在非纯电阻电路(像含有电动机､电解槽的电路)中,电流做的功只有很少一部分转化为电热,绝大部分转化成(机械能或化学能等)其他形式
5、的能.因此,W>Q即UIt>I2Rt,根据能的转化和守恒定律知,在非纯电阻电路中满足:电功=电热+其他形式的能,即UIt=I2Rt+E其他.例如,一台电动机,额定电压是110V,电阻是0.40Ω,在正常工作时通过的电流是50A,每秒钟电流做的功为W=UIt=5.5×103J,而每秒钟电流产生的热为Q=I2Rt=1.0×103J,可见,电功W比电热Q大得多.其中W-Q=4.5×103J为每秒钟产生的机械能.四､电路中电功率和热功率的计算方法1.注意区别“负载”“负荷”与“电阻”“负载”或“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓.通常说“负载”或“负荷”大,
6、是指用电器的功率大,并不是用电器的“电阻”大.在一般情况下,“负载”大的用电器电阻反而小.如“220V,60W与220V,100W”的两个灯泡,后者的功率大但电阻却较小.2.注意区别纯电阻电路与一般电路电路消耗的电能全部转化为电热(内能)的电路称为纯电阻电路,对纯电阻电路有:电路消耗的电能并不完全转化为内能,还有一部分转化为其他形式的能(如机械能､化学能等),这种电路叫非纯电阻电路.如其中有电动机､电解槽的电路等.对非纯电阻电路有:P电=UI>I2R,此时或U>IR,决不能乱套用公式.计算电功率只能用P电=UI,计算热功率只能用P热=I2R.典例分析一､
7、对电功和电热的理解例1:在某段电路中,其两端电压为U,通过的电流为I,通电时间为t,若该电路的电阻为R.关于电功和电热的关系,下列结论正确的是()A.在任何电路中,电功W=UIt=I2RtB.在任何电路中,电功为UIt,电热为I2RtC.在纯电阻电路中,UIt=I2RtD.在非纯电阻电路中,UIt≥I2Rt解析:电功是电流通过导体所做的功,根据电场力做功的特点一定等于UIt,而电热是电流流过导体时所产生的热量,由焦耳定律可知一定等于I2Rt,对于纯电阻电路,电流做功,把电能全部转化为内能,UIt=I2Rt;对非纯电阻电路,电流做功,电能的一部分转化为内能
8、,部分转化为其他形式的能,UIt=I2Rt+W其他,故B､C选项正确.答案:BC
