第3章恒定電流第3節(jié)電功與電熱魯科版必修第三冊學(xué)習(xí)目標(biāo)知道純電阻電路與非純電阻電路的特點和區(qū)別，理解兩種電路的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。理解電功、電功率、電熱和熱功率的概念，知道它們的區(qū)別與聯(lián)系。0201重難點重點電功和電功率01在生產(chǎn)生活中，電燈把電能轉(zhuǎn)化為光能，給我們帶來光明；電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，使電風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，使電力機(jī)車飛馳；電熱器把電能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，在寒冷的冬天送來溫暖。電能轉(zhuǎn)化為LED燈泡的內(nèi)能和光能答案電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程就是電流做功的過程。消耗了多少電能，電流就做了多少功。電能如何轉(zhuǎn)化為其他形式的能的呢？如圖表示一段電路，電荷定向移動經(jīng)過這段電路所用的時間記為t。

q

＝It如果這段電路兩端的電勢差是U，靜電力做的功就是W＝Uq＝UIt如何計算電功？(1)定義：自由電荷在電場力的作用下定向移動而形成電流，

電場力對自由電荷做的功。(2)公式：W=UIt(U為電壓，I為電流，t為時間)。(3)1kW·h=3.6×106J。電

功電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，電功的大小等于電能的減小量電流做功的過程實質(zhì)是電場力對自由電荷做功的過程②從力的角度看①從能量角度看(4)電功的理解

電功率用電器的額定功率是用電器長期正常工作時消耗的電功率，也就是用電器加上額定電壓(或通以額定電流)時消耗的電功率。用電器的實際功率是用電器實際工作時消耗的電功率，用電器的實際功率不能大于額定功率。②實際功率①額定功率≥(4)額定功率和實際功率1.(2024·廈門市高二期中)標(biāo)有“220V

55W”字樣的白熾燈，不考慮燈泡通電發(fā)熱，下列說法正確的是A.當(dāng)它的實際工作電壓小于220V時，消耗的實際功率為55WB.當(dāng)它的實際工作電壓小于220V時，通過的電流為0.25AC.當(dāng)它的實際工作電壓等于220V時，消耗的實際功率大于55WD.當(dāng)它的實際工作電壓大于220V時，燈泡的阻值為880Ω√

焦耳定律02答案與通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻及通電時間有關(guān)。電流通過電氣設(shè)備時，導(dǎo)體一般會產(chǎn)生一定的熱量，這就是電流的熱效應(yīng)。電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)呢？電熱水器的構(gòu)造(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，

與導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比。(2)公式：Q=I2Rt。(3)單位：在國際單位制中，熱量Q的單位是焦耳，符號為J。焦耳定律(4)電熱的意義：電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度，用公式Q=I2Rt計算。(5)電熱的微觀解釋：當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)的電子在電場力作用下做定向運(yùn)動時，會與金屬離子不斷碰撞，在碰撞過程中把一部分動能傳遞給離子，使離子的熱運(yùn)動加劇，導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱。電流越大、電阻越大，碰撞就越劇烈、頻繁，導(dǎo)體發(fā)熱就越多。(6)純電阻和非純電阻電路電流的熱效應(yīng)實質(zhì)上是電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(電熱)。

電能除部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等，電功W=UIt=I2Rt+E其他，電熱用Q=I2Rt計算，此時二者不再相等非純電阻中純電阻中

熱功率

電動機(jī)的簡單模型及其功率、效率

(1)電熱Q=I2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產(chǎn)生的焦耳熱。(

)(2)任何電路中的電功W=UIt，電熱Q=I2Rt，且W=Q。(

)(3)電功W=UIt在任何電路中都適用，Q=I2Rt只在純電阻電路中適用。(

)(4)電動機(jī)消耗的電能，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一部分轉(zhuǎn)化為線圈電阻產(chǎn)生的電熱。(

)×√×√2.(2024·廈門市高二期中)如圖所示，是一提升重物用的直流電動機(jī)工作時的電路圖。電動機(jī)內(nèi)電阻r=0.8Ω，通過電動機(jī)的電流為5A，電壓表示數(shù)UV=110V。試求：(1)輸入電動機(jī)的電功率；(2)電動機(jī)的發(fā)熱功率；(3)若電動機(jī)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)。

1.電動機(jī)兩端的電壓UM、通過電動機(jī)的電流IM的求解是解題關(guān)鍵，但由于電動機(jī)不是純電阻用電器，不滿足歐姆定律，所以UM、IM是利用串、并聯(lián)電路規(guī)律間接求解的。2.對非純電阻用電器(如電動機(jī))而言，求電功率用P電=IU，求熱功率用P熱=I2r，求輸出的機(jī)械功率用P出＝P電-P熱。分析涉及電動機(jī)功率問題的注意點3.電動機(jī)輸出的機(jī)械功率P出=Fv。4.電風(fēng)扇被卡住視為純電阻。分析涉及電動機(jī)功率問題的注意點3.(2024·鐵嶺市清河中學(xué)階段檢測)如圖所示，A為電解槽，M為電動機(jī)，N為電爐子，恒定電壓U=12V，電流表為理想電流表。當(dāng)S1閉合，S2、S3斷開時，電流表示數(shù)為6A；當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時，電流表示數(shù)為5A，且電動機(jī)的內(nèi)阻rM=1Ω；當(dāng)S3閉合，S1、S2斷開時，電流表示數(shù)為4A，且電解槽內(nèi)阻rA=2Ω。求：(1)電爐絲的電阻及發(fā)熱功率；(2)電動機(jī)的機(jī)械效率；(3)在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率。答案(1)2Ω

72W

(2)58.3%

(3)16W

比較項目純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件，如電阻、電爐絲、小燈泡電路中除電阻外，還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的用電器，如電動機(jī)、電解槽歐姆定律能量轉(zhuǎn)化電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能：

W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋E其他功率特點電功率等于熱功率：電功率等于熱功率與其他功率之和：P電＝UIP熱＝I2RP電＝P熱＋P其他身邊的電熱3如電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電暖器等都是利用電流的熱效應(yīng)工作的。電熱流效應(yīng)的應(yīng)用如果插頭和插座之間接觸不良會迸出火花。在輸電線路中由于電熱降低了電能的傳輸效率，如果電流過大，散熱不好，還可能燒壞電線的絕緣層，引起漏電、觸電等事故。電流熱效應(yīng)的危害4.(多選)室內(nèi)有幾種用電器，1.0kW的電磁爐、150W的洗衣機(jī)、800W的電熱水壺、200W的電視機(jī)和2.5kW的空調(diào)器。如果進(jìn)線處有13A的保險絲，供電電壓為220V，下列情況下不可以同時使用的是A.電磁爐和洗衣機(jī) B.電熱水壺和空調(diào)器C.電磁爐和空調(diào)器 D.洗衣機(jī)、電視機(jī)和空調(diào)器電路中允許的最大功率為Pm=UI=2860W。用電器的功率之和大于Pm時，用電器就不可以同時使用，故選項B、C正確。√√純電阻:電能

→

內(nèi)能非純電阻:電能

→

內(nèi)能

+

其它形式的能