焦耳定律

電路中的能量轉(zhuǎn)化

秒過基點01IU一、電功、電功率、電熱及熱功率電能電場力IUt1.電功(1)定義：導體中的恒定電場對自由電荷的

做的功.(2)公式：W＝qU＝

(適用于任何電路).(3)電流做功的實質(zhì)：

轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程.2.電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的

.快慢3.焦耳定律(1)電熱：電流通過導體產(chǎn)生的

跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比.(2)公式：Q＝

(適用于任何電路).4.電功率P＝IU和熱功率P＝I2R的應(yīng)用(1)不論是純電阻電路還是非純電阻電路，電流的電功率均為P電＝

，熱功率均為P熱＝

.熱量I2RtUII2RP熱I2R02考點面對面一、電功和電功率回憶：

在靜電學中，電場力做功的特點是什么？表達式？（1）特點：電場力做功與路徑無關(guān)，只取決于初末位置的電勢差（2）利用電勢差求電功——WAB=qUAB推導：W=qUq=ItW=UIt（一）電功1.電功的定義：電場力對電荷做的功，叫做電功．電流做功的實質(zhì)是導體中的恒定電場對自由電荷的電場力做功．2.電功的表達式：W＝qU＝UIt

即一段電路上的電功就等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時間的乘積．3.單位：焦耳，符號為J.1度=1kW?h=3.6×106J4.物理意義：反映了有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能也可以說“消耗了多少電能”考點一、電功、電功率、電熱及熱功率1.定義：電流所做的功跟完成這些功所用時間的比值叫做電功率2.表達式：3.單位：瓦特，符號w4.物理意義：表示電流做功的快慢（二）電功率

適用于一切電路一段電路上的電功率P等于這段電路兩端的電壓U和電路中電流I的乘積5.6.額定功率和實際功率：(1)額定功率：用電器銘牌上所標稱的功率;(2)實際功率:用電器在實際電壓下工作的功率.用電器只有在額定電壓下工作實際功率才等于額定功率．（3）輸入功率：機器工作時，外界對機器做功的功率（又叫總功率）（4）輸出功率：機器對外界做功的功率（又叫有用功率）（5）機械效率：輸出功率跟輸入功率的比值

7.電源的輸出功率隨外電阻變化的討論①電源的總功率P總=IE②內(nèi)耗功率：P內(nèi)=I2r③輸出功率：P出=P-P內(nèi)=IE-I2r=IU外=I2R外當外電阻為純電阻電路時當R外=r時,P出最大，且最大值為P出m=E24r(R外+r)2=E2+4r(R外-r)2R外P出=I2R外=E2R外此時電源機械效率為50%8.電動機的三個功率及關(guān)系1.內(nèi)容：電流通過導體時產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比．2.表達式：3.適用范圍：一切電路中電流I通過電阻R時產(chǎn)生的熱量(電熱)．1.內(nèi)容：電阻通電所產(chǎn)生的熱量Q與產(chǎn)生這些熱量所用時間t的比值2.表達式：（三）焦耳定律（四）熱功率1.純電阻用電器:電流通過用電器以發(fā)熱為目的.(如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈泡及轉(zhuǎn)子被卡住的電動機等)電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功=電熱2.非純電阻用電器:電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能力為目的,目的不是發(fā)熱,而是難以避免的熱能損失.(如電動機在轉(zhuǎn)動或給蓄電池充電，電解槽等)電能大部分轉(zhuǎn)化為其它能，一小部分轉(zhuǎn)化為熱能，電功>電熱考點二、電路中的能量轉(zhuǎn)化3.電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系

意義公式聯(lián)系電功電流在一段電路中所做的功W＝UIt對純電阻電路，電功等于電熱，W＝Q＝UIt＝I2Rt；對非純電阻電路，電功大于電熱，W＞Q電熱電流通過導體產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt電功率單位時間內(nèi)電流所做的功P＝UI對純電阻電路，電功率等于熱功率，P電＝P熱＝UI＝I2R；對非純電阻電路，電功率大于熱功率，P電＞P熱熱功率單位時間內(nèi)導體產(chǎn)生的熱量P＝I2R4．純電阻電路和非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈電動機、電解槽電流、電壓、電阻三者的關(guān)系遵循歐姆定律I＝U/R電能電功率電源的效率例1．甲、乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示，下列說法中不正確的是(

)A．甲燈的實際功率一定總是40WB．將乙燈接入110V電路中，它的額定功率仍為60WC．兩燈均正常發(fā)光時，甲燈絲電阻較大D．兩燈均正常發(fā)光時，甲消耗的電能較少實際功率由電壓決定，不一定等于額定功率額定功率是反映元件的本身特性，不隨電壓的變化而變化由P=U2/R計算電阻由W=Pt計算消耗的電能答案：A解析顯隱例3.微型吸塵器的直流電動機內(nèi)阻一定，當加上0.3V的電壓時，通過電流為0.3A，此時電動機不轉(zhuǎn)，當加在電動機兩端的電壓為2.0V時，電流為0.8A，這時電動機正常工作，則吸塵器的效率是多少？解:【例4】一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計)，均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A，通過洗衣機電動機的電流是0.50A，則下列說法中正確的是(

)A．電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機電動機線圈的電阻為440ΩB．電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5WC．1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6×103JD．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍解析顯隱注意區(qū)分兩用電器是否是純電阻用電器？【例5】在如圖所示的電路中，電源電動勢為12V,電源內(nèi)阻為1.0Ω,電路中的電阻R0為1.5Ω,小型直流電動機M的內(nèi)阻為0.5Ω.閉合開關(guān)S后,電動機轉(zhuǎn)動,電流表的示數(shù)為2.0A.則以下判斷中正確的是(

).A．電動機的輸出功率為14WB．電動機兩端的電壓為7.0VC．電動機的發(fā)熱功率為4.0WD．電源輸出的電功率為24W審題設(shè)疑(1)如何計算電源的輸出功率？(2)如何計算電動機的發(fā)熱功率？(3)如何計算電動機的輸出功率？P電源＝IUP機熱＝I2r

P機出＝IU機－I2r

轉(zhuǎn)解析解析

由部分電路歐姆定律知電阻R0兩端電壓為:

U＝IR0＝3.0V，電源內(nèi)電壓為U內(nèi)＝Ir＝2.0V，所以電動機兩端電壓為U機＝E－U－U內(nèi)＝7.0V，B對；電動機的發(fā)熱功率和總功率分別為:

P熱＝I2r1＝2W、P總＝U機I＝14W，C錯；電動機的輸出功率為P出＝P總－P熱＝12W，A錯；電源的輸出功率為P＝U端I＝20W，D錯．答案B轉(zhuǎn)原題審題導析1.直流電動機為非純電阻用電器，不遵從部分電路歐姆定律，遵從串聯(lián)電路電流相等、分壓規(guī)律及能量守恒定律.電阻R為純電阻.2.針對此條件可考慮運用機械功率P=Fv解答問題.【例6】

如圖所示，是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖．電動機內(nèi)電阻r＝0.8Ω，電路中另一電阻R＝10Ω，直流電壓U＝160V，電壓表示數(shù)UV＝110V．試求：(1)通過電動機的電流；(2)輸入電動機的電功率；(3)若電動機以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量？(g取10m/s2)轉(zhuǎn)解析轉(zhuǎn)原題03要點精練[3](2020·黑龍江哈爾濱師大附中模擬)如圖(甲)所示,電路中電源電動勢為3.0V,內(nèi)阻不計,L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡,小燈泡的伏安特性曲線如圖(乙)所示。當開關(guān)閉合后,下列說法中正確的是(

)A.L1中的電流為L2中電流的2倍B.L3的電阻約為1.875ΩC.L3的電功率約為0.75WD.L2和L3的總功率約為3WB[4]如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風的電路圖,它主要由電動機M和電熱絲R構(gòu)成。當閉合開關(guān)S1、S2后,電動機驅(qū)動風葉旋轉(zhuǎn),將空氣從進風口吸入,經(jīng)電熱絲加熱,形成熱風后從出風口吹出。已知電吹風的額定電壓為220V,吹冷風時的功率為120W,吹熱風時的功率為1000W。關(guān)于該電吹風,下列說法正確的是(

)A[5](多選)(2020·福建寧德模擬)如表列出了某品牌電動自行車及所用電動機的主要技術(shù)參數(shù),不計其自身機械損耗。若該車在額定狀態(tài)下以最大運行速度行駛,則(

)自重40kg額定電壓48V載重75kg額定電流12A最大行駛速度20km/h額定輸出功率350WADA.電動機的輸入功率為576WB.電動機的內(nèi)電阻為4ΩC.該車獲得的牽引力為104ND.該車受到的阻力為63N(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗電路原理圖。(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。由實驗曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻

(選填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率

(選填“增大”“不變”或“減小”)。

答案:(2)增大(3)用另一電源E0(電動勢4V,內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路圖,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為

W,最大功率為

W。(結(jié)果均保留2位小數(shù))

答案:(3)0.39

1.17解析:(3)當R=9.0Ω時,小燈泡的實際功率最小,由閉合電路歐姆定律有E0=I(R+r)+U,即4=10I+U,在圖中作出該直線如圖(乙)所示,交點坐標約為I=223mA,U=1.77V時最小功率Pmin=UI=0.39W;當R=0時,小燈泡的實際功率最大,有E=Ir+U,即4=I+U,在圖中作出該直線如圖(丙)所示,交點坐標約為I=318mA,U=3.69V,小燈泡的最大功率Pmax=UI=1.17W。[7]某一小型電風扇額定電壓為5.0V,額定功率為2.5W。某實驗小組想通過實驗描繪出小電風扇的伏安特性曲線。實驗中除導線和開關(guān)外,還有以下器材可供選擇:A.電源E(電動勢為6.0V)B.電壓表V(量程為0～6V,內(nèi)阻約為8kΩ)C.電流表A1(量程為0～0.6A,內(nèi)阻約為0.2Ω)D.電流表A2(量程為0～3.0A,內(nèi)阻約0.05Ω)E.滑動變阻器R1(最大阻值5kΩ,額定電流100mA)F.滑動變阻器R2(最大阻值25Ω,額定電流1A)(1)為了使加在電風扇上的電壓實現(xiàn)在0～5.0V之間進行測量,并便于調(diào)節(jié),減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差,實驗中所用電流表應(yīng)選用

,滑動變阻器應(yīng)選用

(填所選儀器前的字母序號)。

(2)請你為該小組設(shè)計實驗電路,并把電路圖畫在圖(甲)中的虛線框內(nèi)[小電風扇的電路符號如圖(甲)所示]。答案:(2)圖見解析(3)操作過程中發(fā)現(xiàn),小電風扇通電后受阻力作用,電壓表讀數(shù)小于0.5V時電風扇沒啟動。該小組測繪出的小電風扇的伏安特性曲線如圖(乙)所示,由此可以判定,小電風扇的電阻為

Ω,正常工作時的發(fā)熱功率為

W,機械功率為

W。

答案