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1、焦耳定律焦耳定律电路中的能量转化电路中的能量转化教学目标教学目标 1、理理解解电电功功的的概概念念，知知道道电电功功是是指指电电场场力力对对自自由由电电荷荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。、知道电功率和热功率的区别和联系。4、知道闭合电路中各部分功率及电源最大输出功率。、知道闭合电路中各部分功率及电源最大输出功率。一、一、电功功1 1电功：电场力（或电流）所做的功。电功：电场力（或电流）所做的功。2 2电功的公式：
2、电功的公式：W WqUqU= = UItUIt. .3 3电电流流做做功功的的过过程程就就是是电电能能转转化化为为其其他他形形式式能能的的过过程程，电电流流做做功功的的多多少少等等于于电电能能转转化化为为其其他他形式形式能的数量能的数量 二、二、电功率电功率1 1电电功功率率即即单单位位时时间间内内电电流流所所做做的的功功，电电流流在在一一段段电电路路上上做做功功的的功功率率等等于于电电流流I I与与这这段段电电路路两端的电压两端的电压U U的乘积表达式为的乘积表达式为P P UI.UI.2 2额定功率和实际功率额定功率和实际功率(1)(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额用电器正常工作时所
3、消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压定功率。当用电器两端电压达到额定电压U U额额时，时，电流达到额定电流电流达到额定电流I I额额，电功率也达到额定功率，电功率也达到额定功率P P额额，且，且P P额额U U额额I I额额。(2)(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。求实际功率不能大于其额定功率。三三、焦耳定律热功率、焦耳定律热功率1 1内内容容：电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量跟跟电电流流的的二二次次方方成成正正比比，
4、跟跟导导体体的的电电阻阻及及通通电电时时间间成正比成正比2 2公式：公式：Q QI I2 2RtRt. .3 3热功率：单位时间内的发热功率热功率：单位时间内的发热功率P P热热 I2R. .例例1 1、一灯泡标有、一灯泡标有“220V,100220V,100W W”字样，字样，将其接到将其接到110V110V的电源上（不考虑灯泡电的电源上（不考虑灯泡电阻的变化）则有阻的变化）则有A A、灯泡的实际功率为、灯泡的实际功率为5050W W B B、灯泡的实际功率为、灯泡的实际功率为2525W W C C、通过灯泡的电流为额定电流的、通过灯泡的电流为额定电流的1/2 1/2 D D、通过灯泡的电流
5、为额定电流的、通过灯泡的电流为额定电流的1/41/4BC 例例2有四盏电灯，如图所示连接在有四盏电灯，如图所示连接在电路中，电路中，L1、L2都标有都标有“220V，110W”字样，字样，L3和和L4都标有都标有“220V，40W”字样，字样，把电路接通后把电路接通后最暗的是最暗的是 ()AL1 BL2 CL3 DL4 C解析：解析：由由P=IP=I2 2R R知，知，L L2 2比比L L1 1暗，暗，L L3 3比比L L4 4暗，又由暗，又由 知知L L3 3比比L L2 2暗，故最暗的是暗，故最暗的是L L3 3，所以选，所以选C C思思考考：加加在在某某台台电电动动机机上上的的电电压
6、压是是U U，电电动动机机消消耗耗的的电电功功率率为为P P，电电动动机机线线圈圈的的电电阻阻为为r r，（1 1）在在时时间间t t内内，电电动动机机消消耗耗的的电电能能全全都都转转化化成成电电热热了了吗吗？都都转转化化成成机机械械能能了了吗吗？如如何何计计算算电功（率）？如何计算电热（热功率）？电功（率）？如何计算电热（热功率）？（2 2）电电动动机机线线圈圈上上消消耗耗的的热热功功率率为为（ ）电动机输出的机械功率为（）电动机输出的机械功率为（ ）A AP BP BU U 2 2/ r / r C CP P 2 2r /U r /U 2 2 D DP P P P 2 2r/ U r/ U
7、 2 2 非纯电阻电路中非纯电阻电路中计算电功率只能用计算电功率只能用P=UIP=UI， 计算热功率只能用计算热功率只能用P P热热=I=I2 2R R电功与电热的计算有电功与电热的计算有差别差别CD四四、纯电阻和非阻和非纯电阻阻电路的区路的区别纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路元件特点元件特点欧姆定律欧姆定律能量转化能量转化元件举例元件举例电路中只有电阻元件电路中只有电阻元件电路中除电阻元件外，还有将电路中除电阻元件外，还有将电能转化为其他能的用电器电能转化为其他能的用电器项目项目说明电功与电热的计算不相同，说明电功与电热的计算不相同，思考电热能不能用思考电热能不能用P=UI?五五
8、、对对电功和电热的理解电功和电热的理解例例3 3. .关于电功关于电功W W和电热和电热Q Q的说法正确的是的说法正确的是( () )A A在在任任何何电电路路中中都都有有W WUItUIt、Q QI I2 2RtRt，且且W WQ QB B在在任任何何电电路路中中都都有有W WUItUIt、Q QI I2 2RtRt，但但W W不一定等于不一定等于Q QC CW WUItUIt、Q QI I2 2RtRt均均只只有有在在纯纯电电阻阻电电路路中中才成立才成立D DW WUItUIt在在任任何何电电路路中中成成立立，Q QI I2 2RtRt只只在在纯电阻电路中成立纯电阻电路中成立解析：解析：选
9、选B.B.W WUItUIt、Q QI I2 2RtRt适用于一切电适用于一切电路，但在纯电阻电路中路，但在纯电阻电路中W WQ Q，在非纯电阻电路，在非纯电阻电路中中W WQ Q，B B对，对，A A、C C、D D错错B例例4 4电功率的计算公式电功率的计算公式P PU U2 2/R/R中，中，U U是加是加在用电器上的电压，在用电器上的电压，R R是用电器的电阻，此是用电器的电阻，此式可用于式可用于 ( () )A A计算电冰箱的功率计算电冰箱的功率B B计算电风扇的功率计算电风扇的功率C C计算电烙铁的功率计算电烙铁的功率 D D计算洗衣机的功率计算洗衣机的功率解析：解析：公式公式P
10、PU U2 2/R/R是根据功率公式和欧姆定律推导是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故出来的，只能用在纯电阻电路中，故C C正确，正确，A A、B B、D D错误。错误。答案：答案：C例例5 5. .一一只只电电炉炉的的电电阻阻丝丝电电阻阻和和一一台台电电动动机机线线圈圈电电阻阻相相同同，都都为为R R，设设通通过过的的电电流流相相同同，则则在在相相同时间内同时间内，下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A A电炉和电动机的电热相等电炉和电动机的电热相等B B电动机消耗功率大于电炉消耗功率电动机消耗功率大于电炉消耗功率C C电炉两端电压小于电动机两端电压电炉两端电
11、压小于电动机两端电压D D电炉和电动机两端电压相等电炉和电动机两端电压相等解析：解析：选选A ABCBC. .此题关键是分清电炉丝是纯电阻此题关键是分清电炉丝是纯电阻用电器，而电动机是非纯电阻用电器用电器，而电动机是非纯电阻用电器 例例6 6规格为规格为“220V220V55 W55 W”的排气的排气扇，线圈电阻为扇，线圈电阻为4040，求：，求： (1)(1)接上接上220V220V的电压后，排气扇转化为的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率及排气扇的机械能的功率和发热的功率及排气扇的效率；效率； (2)(2)如果接上电源排气扇正常工作后，如果接上电源排气扇正常工作后，扇叶被突然卡住
12、，不能转动，求电动机扇叶被突然卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。由此你能得消耗的功率和发热的功率。由此你能得到什么启示？到什么启示？52.5 W2 .5W 95.5%1 210 W1 210 W 排气扇可能被烧毁排气扇可能被烧毁小结小结1、电功：、电功：W=UIt2、电功率；、电功率；P=UI3、焦耳定律，电热：、焦耳定律，电热：Q=I2Rt4、热功率：、热功率：P=I2R5、纯电阻电路：电能全部转化成电热，电功、纯电阻电路：电能全部转化成电热，电功就是电热，电功率就是热功率。就是电热，电功率就是热功率。非纯电阻电路：电能部分转化成电热，还有部非纯电阻电路：电能部分转化成电热，还
13、有部分转化成其他形式的能量，故电功大于电热，分转化成其他形式的能量，故电功大于电热，电热只能用电热只能用Q=I2Rt来计算。来计算。第二课时第二课时闭合电路中的几种功率闭合电路中的几种功率六六、闭合合电路中的几种功率路中的几种功率1电源内部：电源内部：其他形式的能其他形式的能转化为转化为电能电能同时，电源本身也同时，电源本身也有一定的有一定的电阻电阻电流流过时电源也会电流流过时电源也会发热发热，消耗，消耗一部分电能一部分电能2外电路：通过外电路：通过电场力电场力做功，将电源输出的做功，将电源输出的电能电能转化为转化为其他其他形式形式的能量的能量3几种功率及相互关系几种功率及相互关系 电源的功率
14、源的功率P电源的内耗源的内耗功率功率P内内电源源输出功出功率率P外外普普遍遍表达式表达式纯电阻阻电路路联系系PIEP内内I2rP外外IU外外PI2(Rr)P内内I2rP外外I2RPP内内P外外或或IEI2rIU外外内容内容物理量物理量例例1、把两节、把两节“电动势是电动势是1.5V,内阻是内阻是1”的干电池串联的干电池串联,给标有给标有“2.4V,0.3A” 的的灯泡供电时灯泡供电时,通过灯泡的电流多大？通过灯泡的电流多大？ 灯泡两端的电压灯泡两端的电压 是多大？是多大？ 电源的输电源的输出功率多大，出功率多大， 内电路清耗的功率为内电路清耗的功率为多大？多大？0.3A2.4V0.72W0.1
15、8W 例例2 2、在如图所示的、在如图所示的U UI I图像中，直线图像中，直线为为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线线为某一电阻为某一电阻R R的伏安特性曲线。用该电源的伏安特性曲线。用该电源与电阻与电阻R R组成闭合电路。由图像判断正确的是组成闭合电路。由图像判断正确的是( ( ) )A A电源的电动势为电源的电动势为3 V3 V，内阻为，内阻为0. 5 0. 5 B B电阻电阻R R的阻值为的阻值为1 1 C C电源的输出功率为电源的输出功率为4 W4 WD D电源的热功率为电源的热功率为4 W4 WABC例例3 3、 如如图图，电电源源电电动
16、动势势E E10 10 V V，内内阻阻r r0.2 0.2 ，标标有有“8 8 V V16 16 W W”的的灯灯泡泡L L恰恰好好正正常常发发光光，电电动动机机D D线线圈圈电电阻阻R R0 00.15 0.15 ，则则电电源源的的输输出功率为出功率为( () )A A16 W16 W B B440 W440 WC C80 W D80 W D400 W400 W 例例4 4、如如图图所所示示，电电动动势势为为E E、内内阻阻不不计计的的电电源源与与三三个个灯灯泡泡和和三三个个电电阻阻相相接接只只合合上上开开关关S S1 1，三三个个灯灯泡泡都都能能正正常常工工作作如如果再合上果再合上S S
17、2 2，则下列表述正确的是，则下列表述正确的是( () )A A电源电源输出输出功率减小功率减小B BL L1 1上消耗的功率增大上消耗的功率增大C C通过通过R R1 1上的电流增大上的电流增大D D通过通过R R3 3上的电流增大上的电流增大C解解析析：选选C.在在合合上上S2之之前前，三三灯灯泡泡都都能能正正常常工工作作，合合上上S2之之后后，电电路路中中的的总总电电阻阻R总总减减小小，则则I总总增增大大，即即流流过过R1的的电电流流增增大大，由由于于不不计计内内阻阻，电电源源的的输输出出功功率率P出出EI，可可见见电电源源的的输输出出功功率率增增大大，A错错误误；R1两两端端的的电电压
18、压增增大大，则则并并联联部部分分的的电电压压减减小小，通通过过L1和和R3的的电电流流都都减减小小，L1上上消消耗耗的的功功率减小，可见率减小，可见C正确正确由上式可以看出：由上式可以看出：(1)当当R=R时时，电电源的源的输输出功率最大出功率最大Pm=E2/4r(2)当当RR时，随着时，随着R的增大输出功率越来越小，的增大输出功率越来越小，(3)当当RR时，随着时，随着R的增大输出功率越来越大，的增大输出功率越来越大，(4)当当P出出Pm时，每每个个输出出功功率率对应两两个个可可能能的的外外电阻阻R1和和R2，且，且R1R2r2.(5)P出出与与R的关系如的关系如图所示所示例例5 5、电路图
19、如图甲所示，图乙中图线是电、电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为滑动变阻器的最大阻值为15 15 ，定值电阻，定值电阻R R0 03 3 。 (1)(1)当当R R为何值时，为何值时，R R0 0消耗的功率最大，最大值消耗的功率最大，最大值为多少？为多少？ (2)(2)当当R R为何值时，电源的输出功率最大，最大为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？值为多少？ 审题指导审题指导解答本题时应把握以下解答本题时应把握以下三点：三点： (1)由由UI图像求电源的电动势和内图像求电源的电动势和内
20、阻。阻。 (2)电路中的电流最大时，电路中的电流最大时，R0消耗的消耗的功率最大。功率最大。 (2)根据电源有最大输出功率的条件，根据电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率。求电源的最大输出功率。答案答案(1)010.9 W(2)4.5 13.3 W拓展拓展练习：如如图所示，所示，电路中路中电池的池的电动势E5 V，内，内电阻阻r10 ，固定，固定电阻阻R90 ,R0是可是可变电阻，在阻，在R0从零增加到从零增加到400 的的过程中，求：程中，求： (1)可变电阻可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最上消耗功率最大的条件和最大热功率；大热功率； (2)电池的电阻电池的电阻r和固定电阻和固
21、定电阻R上消耗的最小上消耗的最小热功率之和；热功率之和； (3)R0调到多少时调到多少时R上消耗上消耗的功率最大的功率最大【规规律律总总结结】当当内内、外外电电路路电电阻阻相相等等时时，电电源源有有最最大大输输出出功功率率，这这个个条条件件适适用用求求变变阻阻器器上上消消耗耗的的最最大大功功率率，不不适适用用于于求求定定值值电电阻阻上上消消耗耗功功率率的的最最大大值值因因为为R0是是可可变变电电阻阻，不不能能当当作作电电源源内内阻阻当当R0的的阻阻值值等等于于零零时时电电路路中中会会出出现现最最大大电电流流，而此时却是而此时却是R的最大功率的条件的最大功率的条件小结小结1、电路的几种功率电路的几种功率总功率：总功率：P=EI输出功率：输出功率：P=UI电源内耗功率：电源内耗功率：P=I2r2、电源的最大输出功率、电源的最大输出功率当当R=r时电源输出功率最大，为时电源输出功率最大，为P=E2/4r
