第二章《恒定电流》
2.5《焦耳定律》
教学目标
（一）知识与技能
1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，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。
3、知道电功率和热功率的区别和联系。
（二）过程与方法
通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。
（三）情感、态度与价值观
通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。
【教学重点】
电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【教学难点】
电功率和热功率的区别和联系。
【教学方法】
等效法、类比法、比较法、实验法
【教学仪器】
灯泡（36 V，18 W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机
一、电功和电功率
1．电功
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积．
（3）单位：在国际单位制中电功的单位是焦（J）,常用单位有千瓦时（kW·h）.
1kW·h＝3.6×106J
（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
（2）公式：
2．电功率：单位时间内电流所做的功.
（１）一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积．
（２）电功率表示电流做功的快慢．
（３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）．
1kW＝103W＝106mW=10-3MW
３．额定功率和实际功率
用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，
用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．
　用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
二、焦耳定律
1．电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程．
　电动机把电能转化为大部分机械能；电解槽把电能转化为大部分化学能；电热器把电能转化为内能．
在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能．
2．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 ．
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．
非纯电阻电路：含有电动机在正常转动或有电解槽在发生化学反应的电路．
３．热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．
　热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积．
单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
探究实验：
给你玩具电风扇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，以及电风扇工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。
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纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其它形式的能
W
E其 + Q
UIt
I2Rt=Q
I＜U/R
说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
＞
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
=
I=U/R
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
I＜U/R
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
4．电功率与热功率
（1）区别：
　电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；
　热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率．决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积．
（2）联系：
　对纯电阻电路，电功率等于热功率；
　对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和．
例题、微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3V的电压时,通过电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率是多少？
解:
1、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值
R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为
U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则
P1：P2：P3等于( )
A、2：3：6
B、6：3：2
C、1：2：3
D、3：2：1
A
变式训练：
D
2、对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( )
CD
变式：对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 ( )
AD
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
解:据能量守恒定律得:
IUt = I2Rt +W
故电动机每分钟所做的机械功为:
W=(IU-I2R)t
=(5×220-52×0.4) ×60 J
=6.5×104 J
4、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?
小结：