为什么电视机、电扇通电时间长了会发热？
1．电流通过一段电路时，自由电荷在电场力的作用下发生 ， 对自由电荷做功．设一段电路两端的电压为U，通过的电流为I.在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量为 (下图)，这相当于在时间t内将电荷q由这段电路的一端移动到另一端．从上一章讲的可知，电场力所做的功W＝ ，而q＝It，所以W＝ .
定向移动
电场力
q＝It
qU
UIt
2．不同的用电器，在相同时间里消耗的电能往往不同，这是由它们的 不同产生的．电流所 跟完成 所用的 的比值，叫做电功率，通常用 表示．
功率
做的功
这些功
时间
P
3．电流通过 电路做功时，电能全部转化为导体的 ，用Q表示内能．电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的 ，跟导体的电阻成 ，跟通电时间成 ，这一规律叫做焦耳定律，公式表示为： .在纯电阻电路中还可以写成：Q＝ t.焦耳定律是电流 的实验规律，凡计算电热都要用该规律．
纯电阻
内能
平方成正比
正比
正比
Q＝I2Rt
热效应
(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积．
(2)公式：W＝qU＝UIt
(3)单位：国际单位为焦耳，符号为J.常用单位为千瓦时(kWh)．亦称为“度”，1度＝3.6×106焦耳．
(4)对电功的理解：
①从力的角度，电流做功的实质是电场力对电荷做功．
②从能的角度，电流作功是电能转化为其他形式能的过程，电功的大小量度着电能的转化，它标志着电能转化为其他形式的能．
电流做功就是电源做功吗？
答案：电流做功是导体中的电场对自由电荷的静电力移动电荷做功，把电能转化为其他形式的能．电源做功是指非静电力把自由电荷由电源负极移至正极做功，把其他形式的能转化为电能.
(1)概念：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率．
(2)表达式：P＝ ＝IU.
(3)单位：瓦特，符号W.
(4)物理意义：表示电流做功的快慢．
(5)额定功率：
①概念——用电器在额定电压下工作的电功率．
②说明——用电器上标注的功率是它们的额定功率，是用电器在额定电压下(或通过额定电流时)长时间正常工作的最大功率．用电器在实际工作时的电功率为实际功率，实际功率可能大于、小于或等于额定功率，为保护用电器，实际功率应小于或等于额定功率．
特别提醒：
(1)用电器正常工作是指在额定电压下工作，用电器在不同电压下工作一般可认为其电阻值不变．
(2)对于非线性元件，某一状态下的功率应为此时电压和电流的乘积，不同状态时电阻不同．
电流通过电路时，因发热而消耗的功率叫热功率．热功率亦即电能转化为内能的功率．即
由公式P＝IU和 还可以推导出一个功率表达式
当电阻为R的电动机两端电压为U时，某同学用这个公式计算了它所消耗的电功率．根据这个功率表达式的推导过程，你能说明这位同学错在哪里吗？
答案：由P＝UI和I＝U/R推导出的 是有条件的，即必须是纯电阻电路，对非纯电阻电路(电动机)I≠U/R.
(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比．
(2)公式：Q＝I2Rt.
特别提醒：
Q＝I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热).
(1)功是能量转化的量度，同样，电功是电能转化为其他形式的能的量度．电热是电能转化为内能的量度．可见电功与电热是两个不同的物理量．因此电功的定义式是W＝IUt，电热的定义式是Q＝I2Rt.
(2)从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：W≥Q，即IUt≥I2Rt.
特别提醒：
在纯电阻电路中，如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁等构成的电路，电流做功全部转化为内能，电功等于电热，即W＝Q或IUt＝I2Rt，在计算电热和电功时，可采用公式 中任一形式进行计算．
在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等，电流做功将除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W>Q，或IUt>I2Rt，此种情况下，电功只能用公式W＝IUt进行计算，电热Q只能用公式Q＝I2Rt计算．
纯电阻电路中，各串联的部分消耗的功率，有何特点？各并联的部分呢？无论串联和并联，总功率是否等于各部分功率之和？
答案：(1)串联电路中，I相同，由P＝I2R 可知功率跟电阻成正比．
(2)并联电路中，U 相同，由P＝ 可知功率跟电阻成反比．
(3)串联电路中，消耗总功率
P＝UI＝(U1＋U2＋…Un)I
＝U1I＋U2I＋…UnI＝P1＋P2＋…Pn
即总功率等于串联各电阻消耗功率之和．
(4)并联电路中消耗的总功率
P＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)
＝UI1＋UI2＋…UIn＝P1＋P2＋…Pn
即总功率等于并联各电阻消耗功率之和．
误区1：电功与电热混淆．对纯电阻电路与非纯电阻电路区别不清．
点拨：①纯电阻电路：电流通过用电器是以发热为目的，其电功等于电热，W＝Q.
②非纯电阻电路：电流通过用电器是以转化为内能以外的其他形式能为目的，发热不是目的，而有难以避免的内能损失，其电功大于电热，W>Q.
③不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，该电路仍为纯电阻电路，欧姆定律仍然适用．
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 只适用于纯电阻的电路
C．在不是纯电阻的电路中，UI>I2R
D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
解析：电功率公式 ，功率越大，表示电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU，I＝ 焦耳热 ，可见Q与P、U、t都有关， W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而 只适用于纯电阻电路，B选项正确．
在不是纯电阻的电路中，电流做的功W＝Q(焦耳热)＋E(其他形式的能)，所以W>Q，即UI>I2R.C选项正确．
Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D选项正确．
答案：BCD
点评：正确区分电功和电热是判断的关键．
(2009·河北武强高二检测)右图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U，测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是 (　　)
A．I2R　　　　　　　　
B．U2/R
C．UI
D．UI－I2R
答案：C
解析：选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，功率P＝UI总是适用的，C选项正确.
如下图，一网络式电路，每个电阻均为R＝100Ω.问：

(1)C、D间应联入多大电阻才能使A、B间的总电阻与“格子”数目无关？
(2)若该电路接上380V恒定电源，则电源输出功率为多少？
解析：设CD间接入电阻r，若“格子”CDFE的有效电阻(即EF间电阻)也是r，则表示向左跨过一格后的有效电阻的阻值还是r，这样依次类推，A、B间的总电阻为r与“格子”数无关，上图(甲)电路可简化为图(乙)．
乙
答案：(1)73.2Ω　(2)834W
点评：本题看似一复杂电路，据总电阻与“格子数目无关”可画出简化后电路图，图b原来如此简单．本题的创新之处在于能“深入浅出”．解决本题的关键在于能画出简化后的电路图．
额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图中的哪一个 (　　)
答案：C
解析：判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流．

对于A电路，由于RA110V，B灯被烧毁，两灯不能正常发光．
对于B电路，由于RB>RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB>U并，B灯烧毁．
对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光．
比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小.
规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：
(1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；
(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．
解析：(1)排气扇在220V电压下正常工作电流

发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40W＝1W
转化为机械能的功率
P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.
(2)扇叶被卡住不能转动后，电机相当于纯电阻，电能全部转化为热能，此时通过排气扇电流
电机消耗的功率等于发热功率
P′＝P热＝I′U＝5.5×220W＝1210W
由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈．
答案：(1)P热＝1W　P机＝35W
(2)P机＝P热＝1210W，电机将被烧坏．
点评：电机被卡住不能转动，电能不再转化为机械能，完全转化成内能．
如图所示，灯L上标有200W，电动机上标有2000W，在A、B两端加上220V的电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的电阻．
答案：2Ω
解析：已知电灯正常工作时的功率为额定功率200W，若能求出通过电灯的电流，即可求出电灯正常工作时的电阻．
设A、B间总电流为I，A、B间总电压U＝220V，A、B间消耗总功率P＝200W＋2000W＝ 2200W.因为P＝UI，所以 由IL＝I， ，

所以R＝ ＝
晚上用一盏灯照射蔬菜，设蔬菜的受光面积为5m2，到灯泡的平均距离为2m，发现一晚(12小时)上放出6.48升氧气，而绿色植物在光合作用中每吸收1kJ的太阳能可以放出0.05L氧气，设灯泡将电能转化为光能的效率为75%，其他损失不计，这盏灯泡的功率为________W.
解析：首先根据一晚上放出氧气的体积，计算出所需的光能，这些光能只是灯泡发出的总光能的一部分，即蔬菜5m2面积上获得的光能，根据能量与接收到光能的面积的比例关系可计算出结果．
蔬菜放出6.48L氧气需要光能量：

设这盏灯的电功率为P，则一晚上转化得到的总光能为：
E总＝P×12×3600×η，
由比例关系：
即：
∴P＝40W
答案：40
点评：此题关键是认识到灯泡发光是四周空间的，在以光源为球心，半径为2m的球面上光照强度相等．蔬菜受光面应看做是这个球面上的一块面积．
某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW，不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数是多少？(设人的平均质量为60kg，g＝10m/s2)
答案：25人
解析：由P＝UI可计算出扶梯在空载时消耗的功率为P0＝UI＝380×5＝1900(W)，载人最多时电动机的功率为P＝P0＋P人，其中P为额定功率，P人＝P－P0＝4900－1900＝3000(W)，这是电动机用以载人的最大功率．由功率的计算公式P＝Fvcosθ可得P人＝nmgvsin30°，代入数据可得：
n＝P人/mgvsin30°＝25人.
用下边提供的器材测量小电动机的输出功率．
器材：电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关和导线等．
(1)在图中画出你设计的电路图．已知电动机内阻与电流表内阻相同，滑动变阻器限流作用不大(电动机、电源和开关已画出)．
(2)若闭合电键后，调节滑动变阻器，电动机未转动时电压表的读数为U1，电流表的读数为I1；又调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为U2，电流表的读数为I2.则此时电动机的输出功率为多少？
解析：(1)根据条件，电动机内阻与电流表内阻相同，应采用电流表外接法；滑动变阻器限流作用不大，应采用分压式接法，故画出电路如图所示．
(2)电动机未转时可测出内电阻 ，转动后的输出功率
点评：电动机在不转时可看成纯电阻，转动时不能看成纯电阻．
如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时会自动断开．S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开．红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，限流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．
(1)根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温过程)．
(2)简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？
(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的功率之比．
答案：(1)见解析　(2)不能，因为只能加热到80℃　(3)121
解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时把手动开关S1闭合，这时黄灯短路，红灯亮，处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合．当电饭煲中水烧干后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于电饭煲散热，待温度下降到70℃时，S2自动闭合重新处于加热状态，待上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态．
(2)不能，因为只能将食物加热到80℃.
(3)设电饭煲处于加热状态时，消耗的功率为P1，则
联立①②两式得：P1/P2＝12/1.