§2.5　焦耳定律
第二章　恒定电流
1、2007年11月29日国外媒体报道，韩国清原地区发生手机爆炸事故，直接导致一名工人死亡。 2、2007年6月19日甘肃发生我国首例手机爆炸致人死亡事故，位于甘肃金塔县双城镇的营盘铁选厂一电焊工作业时，手机电池爆炸，导致其肋骨断裂并刺破心脏而死亡。 3、2007年5月31日浙江钱江小商品市场，一男子裤兜里的手机爆炸，大腿都烧得脱皮，手机是2000年买的，3月换新电池。　　4、2006年3月15日北京一手机用户发现电池发热，几分钟后发生爆炸，男子右手手掌和前胸被炸伤。　　5、2004年4月香港发生首例手机电池爆炸，导致用户右眼几乎失明。　　6、2003年9月5日因装裤袋里的手机电池突然爆炸，深圳傅小姐的大腿被烧成十级伤残。　　7、2003年10月荷兰一名用户放裤兜里的手机发生爆炸，把腿炸伤。
8、2013年7月25日晚，家住香港马鞍山井头村47岁的杜先生的遭遇更加离奇。他与妻子吃过晚饭后，坐在客厅沙发玩手机，因电量不足，他一边充电一边玩，忽然一声响，手机爆炸。他吓了一跳，随手将手机丢在沙发上。随后，手机爆炸引燃了窗帘、灯罩，经消防队员扑救半小时才熄灭，但所有家具几乎已成灰烬。他说，发生爆炸的三星Galaxy S4手机是自己一月前通过正规渠道购买的，手机电池和充电器均是原装正品。
因电池起火事故，三星9月初宣布在全球召回250万台Note7。随着Note 7新替换手机再度批量发生电池燃烧的事件，周二三星电子终于对外宣布，将永久性停产、停售这款手机。市面上所有的Note 7手机，也将被召回。
思考：为什么电池起火甚至爆炸事故会层出不穷？是什么导致的这些问题的出现呢？（从能量转化角度分析）
(一)电池本身原因。由于电池内部缺陷，电池本身在不充电、不放电的情况下爆炸。
(二)电芯长期过充。锂电池在特殊温度、湿度及接触不良等情况或环境下可能瞬间放电产生大量电流，引发自燃或爆炸。
(三)短路。这种可能性较小。另外，消费者将手机放在高温或易燃物品旁，也有可能引起爆炸。
手机充电时：电能转化为热能和化学能，电池放电时：化学能转化为电能和热能，当手机电池过热而散热不良时就容易发生爆炸。
如何安全使用手机

•不要一边充电一边玩手机。
• 手在潮湿状态下不要操作充电器。
• 旅行充电器接口不宜过松或过紧。
• 避免对电池进行长时间充电。
• 手机充电不可持续充一夜。
• 不同手机充电器不要混着用。
• 远离劣质电池或充电器，购买使用原装产品。
• 不要将充电中的手机放在床铺或者离人比较近的位置。
• 不要将充电器长期插在插座上，防止其发生老化造成火灾。
• 如发现手机很烫，请尽快停止操作。
a、电流流过电炉

b、电流通过电解槽

c、电流流过电风扇
→电能转化为内能。
→电能转化为化学能和内能
→电能转化为机械能和内能
电能转化为其它形式的能 电流做功
W=qU
q=It
W=UIt
单位换算： J 1kW·h=3.6×106J=1度
矢量标量：标量
测量方法：电能表。
1．电功：在一段电路中静电力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
定义式：
表达式：
单位换算： W 1kW=103W
矢量标量：标量
测量方法：电压表和电流表
2、电功率 单位时间内静电力做的功
物理意义 描述静电力做功快慢的物理量
（多选）关于电功，下列说法中正确的有 ( )
A.电功的实质是静电力所做的功
B.电功是电能转化为内能的量度
C.静电力做功是电能转化成其他形式能量的量度
D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
AC
3、热功率
1、内容：
电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
（2）焦耳最早通过实验证明。
（1）理论推导。
纯电阻电路
2、公式表述。
4、适用条件：任何用电器。
思考：电路中电流对导体做的功是否等于导体产生的热量呢？
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能+其它形式的能
Q
I2Rt
W
UIt
=
电功 = 电热
：W=Q
= UIt
=I2Rt
=U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
M
W
E其 + Q
UIt
＞ I2Rt
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
W ＞ Q
P ＞ P热
纯电阻电路中，电能全部变成了热能，电功=电热
非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能
电解槽：电能=化学能+热能
电动机：电能=机械能+热能
W=Q =UIt =I2Rt =U2t/R
P电=P热 即UI=I2R= U2/R
UIt ＞ I2Rt P电>P热 即UI> I2R U2/R无意义

例题、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少?
解:电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律:
P电＝P热+P机
由焦耳定律:电动机的热功率为: P热 ＝I2R=10W
消耗的电功率为: P电＝IU=1100W
因此电动机所做机械功的功率: P机＝P电－P热＝IU－I2R
根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为:
W＝P机t=(IU一I2R)t
=(5×220-52×0.4) ×60J =6.54×104J
1. （单选）用电器两端电压220V，这意味着 ( )
A. 1A电流通过用电器时，消耗的电能为220J
B. 1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量
C. 1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220W
D. 1C正电荷从电势高端移到电势低端时，静电力做功220J
D
A：W=UIt 而时间t未知,,故A错；
B：W=Uq 用电器不一定是电热器,故B错；
C：P=UI =220v×1A=220W 但用电器也不一定是电热器,故C错
D：电场力做功：W=Uq =220v×1C=220J
所以该题选D
解析：
2. （多选）一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有 ( )
A.灯泡的实际功率为50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的1/2
D.通过灯泡的电流为额定电流的1/4
B C
解析：
AB、由标牌数据可得灯泡电阻为：R=U2/P=484Ω
故实际功率为：P′=U′2/R=1102/484=25W
故A错误，B正确．
CD、实际工作的电流为：
I′=U′/R=110/484A
额定电流为：
I=U/R=220/484A=0.5A
故I′=0.5I，故C正确，D错误．
故选：BC
例题3（多选）：
对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）
解析：
电热
1. 电功W
定义：在一段电路中静电力所做的功,也就是通常
说的电流所做的功,简称电功.
公式：W=UIt
单位：J
2. 电功率P
定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率
公式：P==W/t=UI
单位：W
kW
kWh
1kWh=3.6×106J
小结：电功和电功率、电热和热功率
3. 焦耳定律
内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
公式：Q=I2Rt
公式：P热=Q/t=I2R
单位：W kW
4. 热功率：P热
导体在单位时间内发出的热量
思考：
我们知道白炽灯是纯电阻器件，但是我们日常生活中的的确确看到白炽灯发出光。这不是矛盾吗？
其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000℃以上）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000℃以上，灯丝在处于白炽状态时，就发出光芒。
　　从能量的转换角度看，电灯发光时，大量的电能将转化为热能，只有极少一部分可以转化为有用的光能。
目前在所有日常生活的用电照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，白炽灯会把消耗能量中的大部分（超过90%）转化成无用的热能，只少于10%的能量会成为光能。
2011年8月，发改委公布《中国淘汰白炽灯路线图（征求意见稿）》，从2016年10月1日起，禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯。