山东省2018_2019学年高中物理第二章恒定电流第5节焦耳定律讲义（含解析）新人教版

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1、第5节焦耳定律1.电功是指电流通过一段电路所做的功，实质是静电力在这段电路中所做的功，其表达式为W＝UIt。2．电功率是指单位时间内电流所做的功，表达式为P＝。3．焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路。4．非纯电阻电路中，由于产热不可避免，所以非纯电阻电路的效率不可能达到100%。一、电功和电功率1．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的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＝IUt。(3)国际单位：焦，符号为J。(4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。(5)意义：电流做功

2、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，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：单位时间内电流所做的功。(2)公式：P＝＝IU。(3)单位：瓦，符号：W。(4)意义：表示电流做功的快慢。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，跟导体的电阻及通电时间成正比。2．表达式：Q＝I2Rt。3．热功率(1)定义：单位时间内的发热量。(2)公式：P热＝＝I2R，单位：瓦特(W)。(3)意义：表示电流发热快慢的物理量。1．自主思考——判一判(1)电功与电能的单位相同

3、，电功就是电能。(×)(2)电功率越大，电功越大。(×)(3)1千瓦时＝3.6×106J。(√)(4)非纯电阻电路中，电热的表达式是Q＝I2Rt。(√)(5)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。(×)(6)根据I＝可导出P＝，该公式用于任何用电器。(×)2．合作探究——议一议(1)用电器额定功率越大，接在电路中电流做的功越多，这样说法对吗？提示：不对。电流做功一方面与实际功率有关，另一方面还与通电时间有关，只有实际功率与时间乘积大时，电流做功才多。(2)标有“220V　40W”的白炽灯泡和“220V　40W”的电动机，把它们并联后接到22

4、0V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？提示：不同。“220V　40W”的白炽灯通电时将电能全部转化为内能，而“220V　40W”的电动机，通电后消耗的电能大部分转化为机械能，剩余的小部分才转化为内能。串、并联电路中电功率的分析与计算1．串联电路功率关系2．并联电路功率关系3．结论无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。[典例]　额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝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

5、(　　)[审题指导](1)两电灯均正常发光时，其电压必为额定电压。(2)滑动变阻器消耗的功率最小时电路总功率就最小。[解析]　对灯泡有P＝UI＝，可知：RA＜RB，对于A电路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110V，B灯被烧毁，A错误。对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB＞U并，B灯被烧毁，B错误。对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光。对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光。比较C、D

6、两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小。[答案]　C解答串并联电路电功率问题应注意的两个问题(1)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比还是反比关系。(2)当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流。　　　　1．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量Q1∶Q2为(　　)A．1∶1　　　　　B．2

7、∶1C．4∶1D．8∶1解析：选D　两个导体的电阻阻值之比是2∶1，通过的电流之比是2∶1，通电时间t相同，则产生的热量之比＝＝2×＝，故D正确。2.如图所示，电源电压8V，闭合开关后，电流表的示数为0.2A，电流表的示数为0.3A。试求：(1)R1的电功率；(2)1min内R2消耗的电能。解析：由电路图可知：I1＝0.2A，I2＝0.3A－0.2A＝0.1A，(1)P1＝UI1＝8×0.2W＝1.6W。(2)Q＝W＝UI2t＝8×0.1×60J＝48J。答案：(1)1.6W　(2)48J纯电阻电路与非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点

8、电路中只有电阻元件，如电阻、电炉丝、白炽灯电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式能的用电器，如电动机、电解槽欧姆定律是否适用适用，I＝不适用，I＜能量转化电能