第二章学案6..docVIP

学案6　焦耳定律 [学习目标定位] 1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别． 一、电功和电功率 1．电功 (1)公式推导：如图1所示，如果电路左、右两端的电势差是U，在电荷q从左端移到右端的过程中．静电力做的功是W＝qU，把q＝It代入得W＝IUt. 图1 这表示，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、通过时间t三者的乘积． (2)单位：焦耳，符号为J. 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率． (2)公式推导：用P表示电功率，则有P＝，进而得到P＝IU. (3)单位：瓦特，符号为W. 二、焦耳定律 1．推导：由欧姆定律U＝IR代入Q＝IUt后可得热量Q的表达式Q＝I2Rt. 2．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． 3．热功率 (1)单位时间内的发热量称为热功率． (2)表达式：P＝I2R.  一、电功和电功率 [问题设计] 1．在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几挡，像电吹风可以吹暖风和热风．它们都是通过电流做功把电能转化为热能的．电流做功的实质是什么？ 答案　导体中的恒定电场通过静电力对自由电荷做功，通过电流做功把电能转化为其他形式的能． 2．电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，两者间有何关系？ 答案　不相同．电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少．电流做功的快慢用电功率表示，电流做功的多少用电功表示．电流做功的多少与做功的时间和做功的快慢有关． [要点提炼] 1．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少量． 2．电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功． 3．电功常用的单位还有：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J. 4．电功率P＝＝IU，表示电流做功的快慢． 二、焦耳定律和纯电阻电路、非纯电阻电路 [问题设计] 1．某一电路中只含有某一电阻元件，即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种，分析哪些属于纯电阻电路，哪些属于非纯电阻电路． 答案　纯电阻电路有：白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅；非纯电阻电路有：电动机、电解槽、电容器 2．试根据电功和电热的关系区分纯电阻电路和非纯电阻电路． 答案　在纯电阻电路中，电流做的功全部转化为电热，即W＝Q.在非纯电阻电路中，电流做的功除一部分转化为电热之外，大部分转化为其他形式的能，即W＝Q＋E其他，此时WQ. [要点提炼] 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的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能． 3．电功和电热的计算公式比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功 W＝UIt＝I2Rt＝t W＝UIt 电热 Q＝UIt＝I2Rt＝t Q＝I2Rt 电功率 P＝UI＝I2R＝ P＝UI 热功率 P热＝UI＝I2R＝ P热＝I2R 4纯电阻电路中：W＝Q；P＝P热；非纯电阻电路中：W＝Q＋E其他＞Q；P＝P热＋P其他＞P热． [延伸思考]　用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？ 答案　通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电流相等，而电炉丝的电阻比连接电炉丝的部分导线电阻大得多．由焦耳定律Q＝I2Rt知在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多． 一、电功、电热　电功率、热功率公式的比较 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．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中，UII2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 解析　电功率公式P＝，表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU，I＝，焦耳热Q＝()2Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错． W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝只适用于纯电阻电路，B对． 在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C对． Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对． 答案　BCD 二、纯电阻电路中的功率分配及计算 例2　额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的灯泡两盏，若接在电压为220 V的电路上，使两盏灯