2.8焦耳定律 电路中的能量转化 课件 -高二上学期物理教科版（2019）必修第三册.pptxVIP

第一章静电场2.8焦耳定律电路中的能量转化电荷教科版（2019）高中物理必修第三册

目录1234新课导入学习目标新课讲解经典例题5课堂练习6课堂小结

通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，例如电灯、电热水壶、电动汽车等。那么，你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗?

电热水壶通电时，电能转化为内能电动机通电时，电能转化为机械能蓄电池充电时，电能转化为化学能。我们知道能量的转化是通过做功来实现的，那么电能转化为其他形式的能的过程，是通过什么做功来实现的呢？功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程可以看成是电流做功的过程，我们把电流通过电路时所做的功叫作电功。

学习目标1.理解电功、电功率、焦耳定律、热功率的概念，知道它们的区别与联系。2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系。

一、电功和电功率1.电功（1）电功：电流通过电路时所做的功。电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。（2）实质：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力在做功。自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。

试推导电功的表达式问题：如图表示一段电路，这段电路两端的电势差是U，电路中的电流为I，电荷从左向右定向移动，你能推导出这段时间t内恒定电场力对电荷所做的功吗？提示：①时间t内有通过电路的电荷量是多少？②电场力做功和什么有关？如何计算？

③电功的单位：焦(J)千瓦时(kW·h).1kW·h＝3.6×106J④电功是电能转化为其他形式能的量度。电流做了多少功，就有多少电能（电势能）转化为其他能。（3）电功的计算①表达式：W=UIt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、通电时间t三者的乘积。②适用条件：公式适用于一切电路。

（1）电功率：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，用P表示。（3）单位：瓦特（W）、千瓦（kw）2.电功率（2）表达式：P＝UI电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积。（4）意义：电功率表示电流做功的快慢。

②实际功率：用电器____________时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。最大功率实际工作①额定功率：用电器长期正常工作时的____________，也就是用电器工作在额定电压下的电功率。（用电器铭牌上所标称的功率是额定功率）（5）额定功率和实际功率

电流通过电路做功时，电能会转化为哪种形式的能量，要看电路中有哪种类型的用电器。其中，电能转化为内能是最普遍的现象。电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全部转化为内能。电流通过导体时发热是一种普遍的现象，称为电流的热效应。

二、焦耳定律设热水器两端电压为U，电流为I，通电时间为t，能产生多生热量？电流在这段电路中做的功W等于这段电路产生的热量Q，即Q=W=IUt由欧姆定律U=IR，得热量Q的表达式Q＝I2Rt初中我们就学过，能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，下面我们应用能量守恒定律分析电路中的能量转化问题。电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能。

1.电流的热效应：电流通过导体时发热的现象。2.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.这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律.(2)表达式Q＝I2Rt.(3)焦耳定律适用条件：焦耳定律是一条实验定律，是通过实验总结出的一条普适定律，适用于一切导体（电路）。3.热功率P热＝I2R.

电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？根据焦耳定律Q＝I2Rt，烙铁头的电阻大，导线的电阻很小，所以烙铁头产生的热量大，温度高于导线的温度。

纯“发热”元件的电功和电热电路中的电能全部转化为导体的内能，所以电流在这段电路中做的功W＝UIt，等于这段电路产生的热量Q。即：Q＝W=UIt①对纯发热元件，由欧姆定律得：U＝IR②由①、②可得热量Q的表达式：Q＝I2Rt注意：不能误认为Q＝I2Rt是由W=UIt推导出来的。

三、电路中的能量转化焦耳定律讨论了电路中电能完全转化为内能的情况，但是实际中如果是非纯电阻电路，能量又是如何转化的呢？.下面我们以电动机为例，讨论其能量转化.

没有，不成立.因为电能只有部分转化为机械能，另一部分转化为内能。1.电流通过电动机做功，将电能全部转化成机械