2.5 焦耳定律
课堂引入
我们生活中利用电就是为了利用电能，将它转化成我们所需的其他能。
而要实现能量的转化就需要力做功。电路中的电流是电场力移动电荷形成的，故电能的转化就是通过电场力做功来实现的，这就是电功。
电 功
1、定义：电路中的恒定电场对定向移动的自由电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功
2、实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他形式能
思考：如图所示，给一段导体两端加上电压为U，通过的电流为I，在时间t内电场力做了多少功呢？
W=UIt
3、公式：
4、单位：J
常用单位：度kWh
1kWh=3.6×106J
W=⊿E电势能减=⊿E其他能增
电功率(electric power)
1、意义：描述电流做功快慢的物理量
2、定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率。
3、公式：P=W/t=UI
4、单位：W
常用单位：kW
1kW=1×103W
5、测量：伏安法
例：测定小灯泡的功率
认识电表
某家用电表，月初和月末时示数分别如图所示，则这个月该家庭用电多少度？若其每天用电4小时，该月为30天，则这个月该家庭的家用电器的总功率为多少？
37.2度
310W
实际功率和额定功率
1、额定电压：用电器正常工作时的电压（铭牌上标出的电压）
2、实际电压：用电器实际工作时的电压
3、额定功率：用电器正常工作时的功率（铭牌上标出的功率）
4、实际功率：用电器实际工作时的功率
5、额定功率和实际功率：
U实≤U额，P实≤ P额
电流的热效应
1、电流通过导体时的发热现象
2、微观分析：电流通过导体时，做定向移动的自由电荷要频繁与金属晶格中的正离子发生碰撞，结果自由电子加速所得的一部分动能传给离子，使离子的热振动加剧，从而使通电导体的内能增加，温度升高。
3、实质：电流做功使一部分电能转化为内能。
焦耳定律(Joule law)
——控制变量法
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、公式：Q=I2Rt
3、热功率定义：导体在单位时间内发出的热量。
——即电热
公式：P热=Q/t=I2R
焦耳定律(Joule law)
区分：电功和电热、电功率和热功率
1、纯电阻电路:
电能全部转化为内能的电路，用电器利用电能的目的就是为了发热。即
电功 = 电热：
W=Q=UIt=I2Rt
=U2t/R
电功率=热功率：
P =P热 = UI = I2R = U2/R
——欧姆定律适用
2、非纯电阻电路:
电能大部分转化为机械能或化学能，小部分转化为内能的电路，用电器利用电能的目的就是转化其他能，发热是不可避免的损失。即
电功 >电热：
W=Q+E其他 即UIt>I2Rt
电功率>热功率：
P =P热 +P有效 即UI >I2R
——欧姆定律不适用
常见电路的认识
1、纯电阻电路有电炉，电熨斗，电饭锅，电烙铁，白炽灯,被卡住不转的电动机等；
2、非纯电阻电路有电动机，电解槽，蓄电池充电，日光灯等。
思考与讨论
1、有些用电器质量检查合格，但出口后却被退货，你知道原因吗？
不同国家的额定电压不同
2、傍晚时，你家的灯光有些昏暗，而深夜时，你家的灯光又特别刺眼，你能解释吗？
实际功率和额定功率不同
思考与讨论
根据能量守恒可知，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和，即
3、试根据串联、并联电路的电流和电压的特点，分析串、并电路及混联电路中电功率与电阻的关系。
P=P1+P2+P3+…
①串联电路里电功率与电阻成正比：
②并联电路里电功率与电阻成反比：
而对纯电阻电路，电功率的计算有多种方法：P=UI=I2R=U2/R
P1：P2=R1：R2
P1：P2=R2：R1
1、对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）
CD
课堂练习
2、规格为“220V，1000W”的电炉，则：1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流； 2）电炉的电阻。
3、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ ）
A．P 　　 B．U2/r 　　　　　　　　　　　C．P2r/U2 D．P-P2r/U2
C
课堂练习
课堂练习
4、如图的电路中，电炉电阻R=10Ω，电动机的线圈的电阻r=1Ω，电路两端电压U=100V，电流表的示数为30A，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少?
5、“220V，66W”的电风扇，线圈的电阻为20，求接上220V的电压后，电风扇将电能转化为机械能的功率？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功率？
课堂练习
课堂练习
6、两个灯泡A“220V，100W”和B“220V，40W”串联后接在电路中，通电后，那个灯泡更亮？电灯中的最大电流是多少？此时两灯所加上的电压是多大？两灯的实际功率是多少？
课堂练习
7、电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅电路的示意图，S是用感温材料制造的开关，R1是电阻，R2是供加热用的电阻丝。则：(1)试判断开关S接通时和断开时，电饭锅分别处于哪种工作状态，说明你的理由。(2)如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的一半，R1/R2应是多大?
（1）电键S闭合时，电饭锅处于加热状态；电键S断开时，电饭锅处于保温状态
（2）0.414
课堂练习
8、如图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是：A灯“10V，10W"，B灯"60V，60W”，C灯"40V，40W"，D灯"30V，30W".在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光.比较各灯消耗功率的大小，正确的是( )
(A)PB＞PD＞PA＞PC
(B)PB＞PA＞PD＞PC
(C)PB＞PD＞PC＞PA
(D)PA＞PC＞PD＞PB
B
9、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那一个（ ）
C
课堂练习
课堂练习
10、用一标着“220V，10A”的苏泊尔电热水壶为2kg的水加热，其温度从15℃升高到100℃，用了6min，则苏泊尔热水壶的散热损耗功率为__________，烧水的效率为_____________。（水的比热为4.2×103J/（kg·℃））
11、某一用直流电动机提升重物的装置，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以恒定速度v=0.90 m/s向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻。
课堂练习
课后设计
给你玩具电动机1台、干电池2节、电压表和电流表各1只、导线若干。请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时消耗的总功率和输出的机械功率。