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2.6 焦耳定律 电路中的能量转化导学案 高中物理选修3－1 第二章 直流电路 2.6焦耳定律 电路中的能量转化导学案 姚建荣 2.6 焦耳定律 电路中的能量转化 【学习目标】 1．理解电功、电功率的概念，能利用公式进行有关的计算。 2．了解焦耳定律，区分纯电阻电路和非纯电阻电路。 3．从能量转化与守恒的角度理解闭合电路欧姆定律。 【重点难点】 1．重点是电功、电功率的计算，电路中的能量转化。 2．难点是纯电阻电路与非纯电阻电路。 【自主学习】 一、电功和电功率 1．电功 （1）定义：电流流过一段电路，自由电荷在______的作用下发生定向移动，电荷在导体中运动的过程就是电场力对自由电荷做功的过程，电场力移动电荷所做的功，简称电功。 （2）实质：电流做功实质上是把______转化为___________的能。 （3）表达式：__________。单位：________，符号为J。 2．电功率： （1）定义：电流所做的功与做这些功所用______的比值，即单位时间内电流所做的功，叫做电功率。 （2）表达式：P＝________＝__________。这表示电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。 （3）单位：_________，符号为W。 （4）物理意义：表示电流做功的________。 （5）额定电压：用电器正常工作时的电压。额定功率：用电器正常工作时的功率。 （6）额定功率和实际功率 额定功率是用电器正常工作时的输出功率，也就是用电器两端的电压为_________时的功率；在实际使用过程中，用电器两端电压通常不会刚好是额定电压，此时的功率叫做实际功率。需要注意的是：用电器两端的电压短时间内略大于额定电压是允许的，但不可以在长时间内超出额定电压的情况下工作。因此在现实科生活中，比较常见的情况是用电路在低于或等于额定电压的情况下工作。 二、焦耳定律 1．电流的热效应：电流通过导体时导体发热的现象，叫电流的热效应。 2．焦耳定律： （1）内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成_______，跟_______成正比，跟_____成正比。 （2）计算公式：_________。 （3）单位：焦耳，符号为J。 （4）实质：电能通过电流做功转化为________。 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______的比值，叫做热功率。 （2）表达式：P热＝______＝________。 1 高中物理选修3－1 第二章 直流电路 2.6焦耳定律 电路中的能量转化导学案 姚建荣 【合作探究】 【知识点一】电功、电功率的计算 【例1】有关额定值分别为“220V，40W”和“220V，100W”的两只白炽灯，下列说法正确的是（ ） A．40W的额定电流大，正常工作时电阻小 B．100W的额定电流大，正常工作时的电阻小 C．40W的额定电流小，正常工作时电阻大 D．100W的额定电流小，正常工作时电阻大 【变式1】标有“10V，10W”的三个电阻，按如图所示方式连成电路，此电路允许加的电压的最大值UAB与电路允许消耗的最大功率是（ ） A．20V 30W B．20V 15W C．15V 20W D．15V 15W 【知识点二】非纯电阻电路 【例2】一台电动机额定电压为220V，线圈电阻R＝0.5Ω，电动机正常工作时通过线圈的电流为4A，电动机正常工作10min，求： （1）消耗的电能；（2）产生的热量；（3）输出的机械能。 【变式2】有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A，电动机正常工作时的输出功率是多大？如果在电动机正常工作时，转子突然卡住，电动机的发热功率是多大？ 【知识点三】焦耳定律 【例3】电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅电路的示意图，S是用感温材料制造的开关，R1是电阻，R2是供加热用的电阻丝。 （1）试判断开关S接通时和断开时，电饭锅分别处于哪种工作状态，说明你的理由。 （2）如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的一半，R1R2应是多大？ 【巩固训练】如图所示，是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直