焦耳定律焦耳定律 制作人：杨凯制作人：杨凯一、电功和电功率一、电功和电功率如图一段电路两端的电压为如图一段电路两端的电压为U，通过的电通过的电流为流为I，在时间在时间t内通过这段电路任一横截内通过这段电路任一横截的电荷量的电荷量则则电场力做功即：电场力做功即： 1电功电功电流在一段电路上所做的功等于这段电路电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压两端的电压U、电路中的电流电路中的电流 I 和通电时间和通电时间 t 三者的乘积三者的乘积（3）单位：在国际单位制中电功的单位）单位：在国际单位制中电功的单位是焦（是焦（J），），常用单位有千瓦时（常用单位有千瓦时（kWh）.1kWh3.6106J（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功所说的电流所做的功，简称为电功（2）公式：）公式： 电功普适公式电功普适公式2电功率电功率 一段电路上的电功率一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压等于这段电路两端的电压U和电路和电路中电流中电流I的乘积的乘积（3 3）意义：电功率表示电流做功的快慢）意义：电功率表示电流做功的快慢（4）单位：在国际单位制中是瓦（）单位：在国际单位制中是瓦（W），），常常用单位还有毫瓦（用单位还有毫瓦（mW），），千瓦（千瓦（kW）1kW103W106mW=10-3MW（1）定义：电场力做的功与完成这些功所用）定义：电场力做的功与完成这些功所用时间的比值时间的比值（2）公式：）公式： 电功电功率率普适公式普适公式 用电器铭牌上所标称的功率是用电器铭牌上所标称的功率是额定功率额定功率， 用电器在实际电压下工作的功率是用电器在实际电压下工作的功率是实际功率实际功率用用电电器器只只有有在在额额定定电电压压下下工工作作实实际际功功率率才才等等于额定功率于额定功率几种常见家用电器的额定功率几种常见家用电器的额定功率 用电路用电路29吋彩吋彩电电电熨斗电熨斗电冰箱电冰箱微波炉微波炉台灯台灯额定电压额定电压（V）220220220220220额定功率额定功率（W）15030080010015080012004060额定功率和实际功率额定功率和实际功率二、电热和热功率 电流做功的过程，是电能转化为其他形式电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程能量的过程电动机把电能转化为机械能；电解槽把电电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能能转化为化学能；电热器把电能转化为热能在真空中，电场力对电荷做正功时，减少在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与正离子碰撞，把定向移动的动能传给正离子，与正离子碰撞，把定向移动的动能传给正离子，使正离子热运动加剧，将电能完全转化为内能使正离子热运动加剧，将电能完全转化为内能1 1、电热、电热(2)、公式、公式:推导：推导： 电能全电能全部部转化为内能转化为内能： Q=W=IUt欧姆定律：欧姆定律：U=IRQ=I2 R t(1)、定义、定义:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量.Q=I2 R t(1)内内容容：电电流流通通过过导导体体时时产产生生的的热热量量Q等等于于电电流流I的的二二次次方方、导导体体的的电电阻阻 R 和和通通电电时时间间 t 三者的乘积三者的乘积 （3 3）焦耳定律适用条件：）焦耳定律适用条件：适用于纯电阻电路，也适用适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路于非纯电阻电路 纯电阻电路：纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机转子被卡住的电动机也是纯也是纯电阻器件电阻器件 非纯电阻电路：非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路在发生化学反应的电路 2 2焦耳定律焦耳定律（2）公式：）公式： 电热普适公式电热普适公式(1)、定义、定义:电路中产生的热量与产生这电路中产生的热量与产生这些热量所用时间的比值些热量所用时间的比值.3 3、热功率、热功率热功率热功率P等于通电导体中电流等于通电导体中电流 I 的二次的二次方与导体电阻方与导体电阻R 的乘积的乘积P=Q /t=I2R(2)、公式、公式:(3)、单位：瓦单位：瓦(W) 千瓦千瓦(kW) 热功热功率率普适公式普适公式纯电阻电路纯电阻电路: 电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/RM非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能WE其其 + QUIt I2Rt=QIU/R说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！指指某某段段电电路路在在某某段段时时间间内内消消耗耗的的全全部电能部电能! ! 指转化为指转化为内能的那内能的那部分电能部分电能!纯电阻电路纯电阻电路: 非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R电功电功 = 电热电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R电功率电功率=热功率：热功率：P =P热热 = UI = I2R = U2/RMWE其其 + QUIt I2RtIU/R电功：电功：W= UIt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=UI热功率：热功率：P热热=I2R（1）区别：）区别：电电功功率率是是指指某某段段电电路路的的全全部部电电功功率率，或或这这段段电电路路上上消消耗耗的的全全部部电电功功率率，决决定定于于这这段段电电路路两两端端电电压压和和通通过过的电流强度的乘积；的电流强度的乘积；热热功功率率是是指指在在这这段段电电路路上上因因发发热热而而消消耗耗的的功功率率决决定定于于通通过过这这段段电电路路电电流流强强度度的的平平方方和和这这段段电电路路电电阻阻的的乘积乘积（2）联系：）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对纯电阻电路，电功率等于热功率；对对非非纯纯电电阻阻电电路路，电电功功率率等等于于热热功功率率与与转转化化为为除除热热能外其他形式的功率之和能外其他形式的功率之和4电功率和热功率的区别与联系电功率和热功率的区别与联系 1.电功电功: IUtW= =2.电功率电功率: IUtWP= = =3.电电热热: RtIQ2=4.热功率热功率: RItQP2=对纯电阻电路对纯电阻电路: 电功电功=电热电热电功率电功率=热功率热功率对非纯电阻电路对非纯电阻电路: 电功电功电热电热电功率电功率热功率热功率电功和电功率、电热和热功率电功和电功率、电热和热功率应用应用1、下图所示的电路中，三电阻串联，下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值其阻值R1=2，R=3，R=6，电路，电路总电压为总电压为U，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则，则 P1：P2：P3等于等于( )A、2：3：6B、6：3：2 C、1：2：3D、3：2：1R1R2R3在串联电路中，功率在串联电路中，功率跟电阻成跟电阻成正比正比。A在并联电路中，功率在并联电路中，功率跟电阻成跟电阻成反比反比。应用应用2、下图所示的电路中，三电阻下图所示的电路中，三电阻并并联，联，其阻值其阻值R1=2，R=3，R=6，电路，电路总电压为总电压为U，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则，则 P1：P2：P3等于等于( )A、2：3：6B、6：3：2 C、1：2：3D、3：2：1D例例1、对计算任何用电器的热功率、对计算任何用电器的热功率都适用的公式是都适用的公式是 ( ) 计算计算热热功率功率的的普普适适公式公式为为: :I2RtQP=例例2、一个电动机，线圈电阻是、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端，当它两端所加的电压为所加的电压为220V时，通过的电流是时，通过的电流是5A。这台。这台电动机每分钟所做的机械功有多少电动机每分钟所做的机械功有多少?解解:电动机消耗的电功率电动机消耗的电功率P电电、电动机的发热功率、电动机的发热功率P热热、转、转化为机械能的功率化为机械能的功率P机机。三者之间遵从。三者之间遵从能量守恒定律能量守恒定律: P电电P热热+P机机由焦耳定律由焦耳定律:电动机的热功率为电动机的热功率为: P热热 I2R 消耗的电功率为消耗的电功率为: P电电IU因此电动机所做机械功的功率因此电动机所做机械功的功率: P机机P电电P热热IUI2R根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为: WP机机t=(IU一一I2R)t =(5220- -520.4) 60J =6.5104J解解:据能量守恒定律得据能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W故电动机每分钟所做的机械功为故电动机每分钟所做的机械功为: W=(IU- -I2R)t =(5220- -520.4) 60 J =6.5104 J例例2、一个电动机，线圈电阻是、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端，当它两端所加的电压为所加的电压为220V时，通过的电流是时，通过的电流是5A。这台。这台电动机每分钟所做的机械功有多少电动机每分钟所做的机械功有多少?