高中物理 第3章 恒定电流 第3讲 焦耳定律学案 鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1物理学案VIP免费

第3讲焦耳定律[目标定位]1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别．一、电能1．电功(1)自由电荷在电场力的作用下定向运动而形成电流，电场力对自由电荷做的功，称为电功．(2)公式：如果电路两端的电压是U，电流为I，在时间t内电流做的功W＝UIt2．电功率：单位时间内电流所做的功就叫做电功率．用公式表示为：P＝＝IU，单位：瓦特(W)．想一想电流做功越多，电功率越大吗？答案不一定，电功率是指电流单位时间内做的功，电流做功多，由于时间不确定，所以电功率不一定大．二、焦耳定律1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．这就是焦耳定律．用公式表示：Q＝I2Rt.2．在只含电阻的纯电阻电路中：由U＝IR，可推得Q＝t.想一想电风扇、电冰箱消耗的电能等于I2Rt吗？电冰箱消耗的电能转化成什么形式的能量了？答案不等于；电风扇、电冰箱消耗电能没有全部转化为热能，有大部分转化为了机械能，小部分转化为了电热．三、身边的电热1．电流热效应的应用如电热水器、电饭锅、电刻笔、电焊等都是利用电流的热效应工作的．2．电流热效应的危害如果插头和插座之间接触不良会迸出火花．在输电线路中由于电热，降低电能的传输效率，电流过大，散热不好，还会烧坏电线的绝缘层，引起漏电、触电．一、电功和电功率电热和热功率1．电功和电功率(1)电功：W＝IUt.电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少量．适用于任何电路．(2)电功率：P＝IU，反映了电流做功的快慢．适用于任何电路．2．电热和热功率(1)焦耳定律：电热的计算公式为Q＝I2Rt(2)热功率的计算公式为P热＝I2R.例1有分别标有“220V、100W”、“220V、60W”的两个灯泡．1(1)把它们并联接到220V的电源上，实际功率各是多少？哪个灯泡更亮？(2)把它们串联接到220V的电源上，实际功率各是多少？哪个灯泡更亮？答案(1)P1＝100W，P2＝60W,100W的灯泡更亮(2)P1≈14.1W，P2≈23.4W,60W的灯泡更亮解析由P＝得100W的灯泡电阻R1＝＝Ω＝484Ω，60W的灯泡电阻R2＝＝Ω≈807Ω.(1)当并联接入220V电源时，两灯泡两端电压均为220V，则灯泡均正常发光，故P1＝100W，P2＝60W，100W的灯泡更亮．(2)当串联接入220V电源时，I＝A＝A.所以100W灯泡的实际功率P1＝I2R1≈14.1W60W灯泡的实际功率P2＝I2R2≈23.4W，则60W的灯泡更亮．针对训练一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V．若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率()A．等于36WB．小于36W，大于9WC．等于9WD．小于9W答案B解析白炽灯在正常工作时的电阻为R，由P＝变形得R＝36Ω，当接入18V电压时，假设灯泡的电阻也为36Ω，则它消耗的功率为P′＝＝W＝9W，但是当灯泡两端接入18V电压时，它的发热功率小，灯丝的温度较正常工作时的温度低，其电阻率小，所以其电阻要小于36Ω，其实际功率要大于9W，故选项B正确．二、纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路能量转化情况电功和电热的关系W＝Q即IUt＝I2Rt＝tW＝Q＋E其他＝UIt＝I2Rt＋E其他＝t＋E其他电功率和热功率的关系P＝P热，即IU＝I2R＝P＝P热＋其他即IUt＝I2R＋P其他欧姆定律是否成立U＝IRI＝成立U＞IRI＜不成立例2下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路C．在非纯电阻电路中，UI>I2RD．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路2答案BCD解析电功率公式P＝，表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU，I＝，焦耳热Q＝()2Rt，可见Q与P、U、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错．W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝只适用于纯电阻电路，B对．在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C对．Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对．例3一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V的电压后正常工作，消耗的功率为66W．求：(1)电风扇...