高中物理第二章恒定电流2.5焦耳定律知识导学案新人教版选修3_1

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1、5焦耳定律问题探究相信很多同学家里都有电灯、电饭锅、电风扇、电视机等用电器，那么你知道它们是怎么工作的吗？它们都是将电能转化成了其他形式的能.这个转化过程也就是电流做功的过程.电流通过电饭锅会使电阻发热，电能转化为内（热）能；电流通过电风扇使里面的电动机转动，电能转化为机械能；当然电能也会转化为化学能等其他形式的能——电功、电热以及转化成的其他形式的能如何计算？它们之间又有什么关系呢？自学导引一、电功1.定义：电流流过导体，导体内的自由电荷在电场力作用下发生__________，在驱使自由电荷定向移动的过程中，__________对自由电荷做了功，也就是通常说

2、的电流所做的功，简称为电功.答案：定向移动电场力2.公式：W=qU=__________.即电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中电流I、通电时间t三者的乘积.在纯电阻电路中还可写成：W=__________=__________.答案：UItI2Rtt3.国际单位：焦耳(符号J)常用的单位还有：千瓦时(kW·h)，亦称为“度”，1kW·h=____________J.答案：3.6×106二、电功率1.定义：________________________________________________.答案：单位时间内电流所做的功叫做电功率

3、2.公式：P==________________，是计算电功率普遍适用的公式.在纯电阻电路中还可写成：P=_____________=______________.答案：UII2R3.单位：瓦特(符号W).4.额定功率：用电器在正常工作时的功率称为额定功率.用电器的实际功率可以小于额定功率，但不能超过额定功率，当实际功率超过额定功率时，用电器将被___________________.对纯电阻电路:P额=U额·I额.对非纯电阻电路：P额≠I额2R≠.答案：烧坏三、焦耳定律1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的___________成正比，跟导体的电阻成___

4、________，跟通电时间成___________.答案：平方正比正比2.公式：Q=I2Rt,对纯电阻电路还可写成Q=___________=___________.注意：焦耳定律是电流热效应的实验规律.凡是计算电热，都应选用焦耳定律.答案：UItt四、电热功率1.内容：电热功率是描述电流做功产生电热快慢程度的物理量.2.公式:P=I2R在纯电阻电路中还可以写成：P=___________=___________.答案：UI疑难剖析一.电功和电热的区别与联系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

5、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.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，欧姆定律成立，即W=Q或IUt=I2Rt;在计算电热和电功时，可采用W=Q=IUt=t=Pt中的任一形式进行计算.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，欧姆定律不成立，电功只能用

6、公式W=IUt进行计算，电热只能用公式Q=I2Rt计算.【例1】一根电阻丝，通过2C电荷量所消耗的电能是8J，若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是（）A.4V，16JB.8V，16JC.4V，32JD.8V，32J思路分析：我们利用W=qU可求出电压U1，再由I==可以求出U2，然后利用W=qU求W2.解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压为U1，则W1=q1U，即8=2U1，所以U1=4V.设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则I2=①I1=②由①②得U2=U1=8VW2=q2U2=32J.答案:D温馨提示：此题是电流、欧

7、姆定律及电功的综合应用题，分析时要分清题目的两层含义，找出内在联系，答案是不难求出的.【例2】一台电动机电阻为0.5Ω，正常工作时通过的电流为20A，在10s内转化的机械能为4.2×104J，求：在这10s内电流做了多少功？电动机产生的热量为多少？思路分析：电动机正常工作时是非纯电阻用电器，电功和电热的公式不能通用.由于不知道加在电动机两端的电压,所以我们不能根据W=IUt求电功.但我们可以先计算电热，然后再根据能量守恒求电功.解析：先计算电热，Q=I2Rt=2.0×103J，现根据W=Q＋E机，故W=2.0×103J＋4.2×104J=4.4×104J.答

8、案：4.4×104J2.0×103J温