高二选修3-1焦耳定律、电阻讲义
一、教学目标
1、理解电功的概念，掌握电功和电功率的计算公式
2、搞清电功率和热功率的区别和联系
3、在应用焦耳定律时，能结合实际问题区分电功和电热，进一步体会能量守恒定律的意义和普遍性
4、掌握电阻定律，并能进行有关计算
5、理解电阻率的概念、意义及决定因素 二、重难点
结合实际问题区分电功和电热 三、知识点梳理 1、电功
(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.
【说明】①电功Ult W =适用于任何电路.
②在纯电阻电路中，由于R U =I ，所以t R
U Rt I Ult W 22
=
== (3)单位:在国际单位制中功的单位是焦耳，符号为J ，常用的单位还有:千瓦时(kW ·h)，也称“度”，1kW ·h=3.6 x lO 6J.
(4)实质:电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功. (5)意义:电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能，即电功是电能转化为其他形式的能的量度. 2、电功率
(1)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. 单位时间内电流所做的功叫做电功率.
电流在一段电路上做功的功率P 等于电流I 与这段电路两端的电压U 的乘积. (2)公式:UI P ==
t
W
. 【说明】①电功率P=UI 适用于任何电路.
②在纯电阻电路中，R
U R I P 2
2
==.
(3)单位:在国际单位制中功率的单位是瓦，符号为W. (4)物理意义:电功率是衡量用电器做功快慢的物理量. 电功率是表示电流做功快慢的物理量. （5)用电器的额定功率和实际功率
①额定功率:用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器两端电压是额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率.
②实际功率:用电器在实际工作时消耗的电功率.
【说明】为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率. 3、焦耳定律
（1）电流的热效应：电流通过导体（或用电器）时，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞.由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高，即电能通过电流做功转化为内能，这就是电流的热效应.
(2)焦耳定律:在一段电路中只有电阻元件，则电场力所做的功W 等于电流通过这段电路时发出的热量Q ，即Q=W= UIt.由欧姆定律U=IR ，热量Q 的表达式可写成Rt I Q 2= .这就是焦耳定律.
(3)热功率:单位时间内发热的功率P=Q/t ，通常称为热功率，由焦耳定律可得热功率为R I P 2=.
单位时间内的发热量通常称为热功率.
【说明】电热公式Rt I Q 2=和电热功率公式R I P 2
=热
适用于任何电路和用电器. 4、电功（电功率）与电热（热功率）的区别与联系
(1）电功是电能转化为其他形式能的量度，即电功表示电流通过导体时转化为其他形式能的总和.电热表示电流通过导体时消耗的电能转化为内能的那部分，即电热是电能转化为内能的量度.可见电功和电热是两个不同的物理量，不能混淆.
(2)电功和电热的数量关系是:Q W ≥，即R I UI Rt I UIt 22,≥≥(能量转化角度). (3)①在纯电阻电路中，电流做功将电能全部转化为内能，此时有
R
U Rt I UIt W Q 2
2
====.
②在非纯电阻电路中，电流做功将电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等其他形式的能，此时有W>Q ，即UIt> 2I Rt ，显然U>IR;因此在这种情况下，电功W 只能用W=UIt 来计算，电热Q 只能用Rt I Q 2=进行计算，电功率只能用P = UI 计算，热功
率只能用R I P 2
=热计算.
(4)用下面思维导图理解纯电阻电路与非纯电阻电路. 【说明】①注意各公式的适用范围，区别电功和电热， 牢记计算电功用W=UIt ，计算电热用Rt I Q 2=.
②从能量转化角度去分析非纯电阻电路，找出能量转化的途径(做功过程)和能量守恒的体现(电能的用途).
5、电路中电功率和热功率的计算方法
(1)注意区别“负载”“负荷”与电阻
“负载”或“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓，通常说“负载”或“负荷”大，是指用电器的功率大，并不是指用电器的“电阻大”，一般情况下，“负载”大的用电器电阻反而小.如“ 220 V 60 W ”，与“ 220 V 100W ”的两个灯泡，后者的功率大但电阻较小.
(2)注意区别纯电阻电路与一般电路
①电路消耗的电能全部转化为电热(内能)的电路称为纯电阻电路，对纯电阻电路
有:
R U UI P 22
=
===R I P 热电. ②电路消耗的电能并不完全转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能(如机械能、
化学能等)，这种电路叫非纯电阻电路.如电动机、电解槽的电路等.对非纯电阻的电路
有:R I 2
>=UI P 电
，此时IIR ，决不能乱套用公式. 【说明】对非纯电阻电路计算电功率只能用UI P =电 ,计算热功率只能用
R I P 2
=热.
6、对电动机及其几个“功率”的理解
（1）电动机的能量转化
人们制造电动机是想通过电动机把电能转化为机械能，但其内部电路又不可避免有电阻，所以又有电热产生.因此有电流通过电动机时，往往既有机械能的转化，又有热能的转化我们在处理电动机时，可以把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻和无电阻的转动线圈D 串联而成，如图2-5-1所示.电流通过:时把电能转化为热能，而线圈D 把电能转化为机械能.
(2)电动机的几个“功率”
①输入功率:电动机的总功率.由电动机电路的电流和电压决定，计算公式为UI P =总.
②输出功率:电动机做有用功的功率，Fv =出P
. ③热功率:电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率r I P 2=热.
这“三个“功率”的关系热出总P P P
+=，其中总
出P P 为电动机的效率.
注意:当电动机正常工作时(即转动时)，电动机既输出机械能，也产生热能.当电动机被卡住不转动时，就没有机械能的输出，此时电动机仅相当于一个电阻r. 7、电阻定律
(1)内容:在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R 与它的长度L 成正比，跟它的横截面积S 成反比;导体电阻与构成它的材料有关.
(2)表达式:
【说明】该式为导体电阻大小的决定式，表明导体的电阻由导体本身因素(电阻率ρ，长度L ，横截面积S)决定，与其他因素无关.由此可更加明确电阻的定义式I
U
R = 中R 与U 、I 无关这一点.使我们对比值定义物理量有了更好更深刻的理解. 8、电阻率
(1）定义:对某一材料构成的导体在长度、横截面积一定的条件下，ρ越大，导体的电阻越大.ρ叫做这种材料的电阻率.
(2)物理意义:反映了材料导电性能的好坏。电阻率越小，导电性能越好.
(3)计算:由S
L
R ρ
=得。L RS =ρ可知，只要知道导体的电阻R ，横截面积S ，长度L ，
即可求出制作导体所用材料的电阻率.L RS =ρ是实验测定电阻率的依据.由L
RS
=ρ可知，
电阻率在数值上等于用该材料制成的长为1 m ，横截面积为1m 2的导体的电阻大小.
（4)单位:国际单位—欧姆·米，中文符号是欧·米，国际符号是n ·m.
(5)决定因素:电阻率P 由材料自身的特性和温度决定.纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，橡胶的电阻率最大.各种材料的电阻率都随温度而变化.金属的电阻率随温度的升高而增大，利用它可制作电阻温度计;有些合金(如锰铜和康铜)的电阻率几乎不受温度变化的影响，利用它可制作标准电阻. 9、半导体
(1)概念:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质.而且电阻率随温度的增加而减小，这种材料构成的导体称为半导体如锗、硅、砷化稼等，其电阻率约为m 10~m 1065?Ω?Ω-
(2）半导体的特性
不同的材料由于物质结构的不同，除了电阻率不一样以外，许多方面都有很大的不同.半导体材料有许多与导体完全不同的特性，这些特性使半导体材料在当今的科技中发挥着越来越大的作用.许多科普资料中都有相关的介绍，在中学课程里要求同学们了解下面三个方面的特性:
①热敏特性:许多半导体的电阻都随温度的变化而有显著的变化，但要特别注意与金属导体不同的是，半导体的导电性能随温度升高而显著提高，即相当于温度越高电阻率越小，而金属导体的电阻率是随温度升高而增大的.造成这种现象的原因是导体与半导体的微观结构不同使产生电流的原理不相同.人们用半导体做成的热敏电阻，当温度升高时，由于电阻减小使电流急剧增大，通常用在温控电路中.
②光敏特性:有些半导体受到光照时会使导电性能发生改变，这种特性称为光敏特性.利用光敏特性制成的装置被广泛用在家用电器和其他机械设备中，例如许多遥控设备就利用了半导体的光敏特性.
③掺杂特性:在纯净的半导体中掺人微量的杂质能使导电性能提高许多，这种特性被称为掺杂特性.例如在四价的纯半导体硅中掺人微量的五价元素磷后，由于自由电子的增多会使导电性能增强，人们利用这种特性制成了晶体二极管和晶体三极管，现在用晶体管制成的电子设备几乎进人了生活的各个领域，在现代科技中也发挥着非常重要的作用.
(3)半导体的作用
各种半导体器件已广泛应用于卫星、宇航、导弹、雷达、计算机、通信和电视等系统的电子设备中，如光敏电阻、热敏电阻、光电池、半导体探测器、半导体制冷器、半导体整流器、半导体二极管、半导体三极管并发展成为集成电路等，这大大促进了电子工业和高技术的发展，人们把半导体的科学研究、生产和应用所达到的水平，列为一个国家科学技术现代化水平的一项重要标志.
10、超导体
(1）超导现象
某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度（-273.50C ）
附近某一特定温度时，它们的电阻率会突然减小到无法测量，这种现象叫做超导现象.
把物质在低温下电阻突然消失的现象称为超导现象.
某些金属、合金和化合物，在温度降低到绝对零度附近时，它们的电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象.
(2)超导体
能够发生超导现象的物质称为超导体.
（3）转变温度T 0:材料由正常状态转变为超导状态的温度.
超导材料的转变温度太低是目前应用超导体的主要障碍.但超导现象的研究将不断地深人，以便使它有广泛的实际应用. 11、螺旋测微器和游标卡尺
(1)测量原理
①螺旋测微器的测量原理
螺旋测微器的螺距是0.5mm ，可动刻度一周为50格，当旋钮每转一周时，螺杆前进(或后退)一个螺距0.5mm.旋钮每转过1格，前进(或后退)0.01mm ，可见，螺旋测微器的精确度为0.01mm ，还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位)。
②游标卡尺的测量原理
游标尺上n 个刻度的总长度与主尺上(n-1)个刻度的总长度相等.如果游标尺的分度值
为x ，相应主尺上的分度值为y ，则有y 1-n nx ）（=
.由此式可得游标尺与主尺两者分度之差为n
y
x y k =
-=，k 叫做游标卡尺的精确度(精度)，其值由游标尺的刻度线数和主尺上的
分度值y 决定(通常取y=1 mm).10分游标，其精度k= 0.1mm;20分游标，其精度K=0.05 mm ;50分游标，其精度k=0.02mm..
(2)读数方法
①螺旋测微器的读数(mm})=固定尺上的读数(mm)
(注意半毫米刻度线是否露出)+可动尺上的读数(估读一位)?精确度(0.01mm) . ②游标卡尺的读数方法
先读整数部分(主尺示数):整数部分在主尺上读得，即游标尺零刻度线在主尺的多少毫米刻度线的右边，该毫米刻度值就是应读得的以毫米为单位的整数部分L.
再读小数部分(游标尺示数):小数部分在游标尺上第n 条刻度线与主尺上某一刻度线对齐后读出，即游标卡尺的精度k ?n=读出的小数部分(可记为通式k ?n ）.
测量值为上述两部分读数之和，并按有效数字的规则记录，通用公式可写为:s=L+k ?n. (3)读数注意
①螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上的半毫米的刻度线是否已经露出，由可动刻度到0刻度线位置判断.要估读到0.001mm ，即结果用mm 做单位，则小数点后必须保留三位小数.
②游标卡尺读数时不需要估读.要注意精度有0.1mm ，0.05mm ，0.02mm 三种游标卡尺之分. 四、典型例题
【例题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.4 V ，16J
B. 8V ，16J
C. 4V ，32 J
D.8V,32J
【解析】设电阻丝电阻为R ，开始所加电压U 1，则111W U q =，所以4V U 1=. 设
后来所加电压为U 2，电功为2W ，则R U t q I 222==
，又R
U t q I 111==解得 32J 8J 4U q W 8V V 42
4
U q q U 2221122=?===?==
，。D 正确 【答案】D
【点评】电功也就是电场力移动电荷做功，理解电功公式W=qU 是解题关健. 【例题6】如图2-5-3所示，在输入电压U 恒定的电路上，将用电器L 接在AB 两端时消耗的功率是9W ，将它接在较远的CD 两端时消耗的功率是4W ，则AC 、BD 两根输电线上消耗的功率为多少?
【解析】设用电器电阻为R ，接在AB 和CD 两端时的电压分别为U 和U'，由
U 3
2U'W 4R U'P'W 9R U P 22=====，得，.
因此用电器接在CD 两端时，输电线上降落的电压U 3
1U'U U =-=线.
则两根输电线总电阻R 21
R =线.
所以W W R U 29922
1291R U P 2=?===线
线线
【点评】抓住输入电压U 等于输出电路上损失的电压U 线加上CD 两端的电压是解题的关摊·
【例题7】 一台电动机内阻为1Ω，接到120 V 的电源上.当电动机工作时，电流为10A.问:
(1)电动机输入功率是多少瓦? (2)电动机发热功率是多少瓦? (3)输出的机械功率是多少瓦?
【解析】(1)电动机的输入功率W 1200
W 10120UI =?==电P
.
(2)电动机的发热功率W 100
W 1102
2=?==R I P 热. (3)输出的机械功率W 1100W 100W 1200P P
=-=-=热电机P . 【点评】电动机三个功率的关系是:机
热电P +=P P ，我们经常运用此关系式求解非纯电阻用电器的电压、电流、功率等各物理量.
【例题1】两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀的拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为( )。
A.2:1
B.4:1
C.8:1
D. 16:1
【解析】金属线原来的电阻为S l R ρ=，拉长后：2l l'=，因为lS V =不变.所以
R S l l 44S''R'2S S'====ρρ，，对折后4
R 22l '''''R'2S 'S'2l 'l'=====S S l ρρ，所以，，则
1:16'R'R'=：.
【答案】D
【点评】决定导体电阻大小的三因素是:导体的材料、长度和横截面积，无论哪一个发生变化，导体的电阻都要发生改变，对本题对折前后和拉长前后导体的总体积均未发生变化，认清此点是解题的关健.
【例题8】如图2-6-7所示是用螺旋测微器测量一小钢球的直径
的示数，此读数应是 .
【解析】螺旋测微器的读数方法是:先从固定刻度尺上读出半毫米以上的长度;然后找出可动刻度尺上的第几条刻度线与固定刻度尺上的水平横线重合，从而读出半毫米以下的刻度，并注意再估读一位数字;最后将两次读数相加就是所要测量的正确读数.
本题可用公式:读数值d=固定刻度示数(8.5 mm )+可动刻度示数(lO.Ox 最小分度值0.O1 mm )，计算得8.600 mm.
【答案】8.600mm
五、课后作业
1.一只普通的照明白炽灯正常发光时，通过它的电流值与下列值较为接近的是( ). A.20A B. 2 A C. 0. 2 A D. 0.02 A
2.一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R,其额定电压是U ，额定功率是P ，那么它正常工作时的电流（ ）
A 、等于U P 且大于R U B.等于U P ,且小于R U C.等于U P ，也等于R U D.不等于U P ，但等于R U 3.为使电热丝消耗的功率变为原来的一半，应当( ). A.使电阻减半，电压保持不变 B.使电压减半，电阻保持不变 C.使电压和电阻都减半
D.使电压减小为原来的1/4，电阻不变
4.如图2-4-5所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时，用欧姆表测得A,B 间的电阻为R ；供电后，各家电器同时使用时，
测得A,B 间的电压为U ，进线电流为I ，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( ).
A.R I P 2
= B.R
U 2=P C.UI P = D.t W P =
5.理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，
得到热风将头发吹干.设电动机线圈的电阻为1R ，它与电热丝的电阻2R 相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U ，电流为I ，消耗的电功率为P ，则有( )·
A. IU>P
B.）（212R +=R I P
C.IU=P
D. ）
（212
R +>R I P 6.如图2-5-5所示的电路中，电动机M 转动起来后，将滑动变阻器的滑动
触头向左移动时，电动机中产生的电热Q 随电压表测得的电压U 和电流表测得的电流I 而变化的情况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)( ).
A.Q 跟电流I 的平方成正比
B.Q 跟电压U 的平方成正比
C.Q 跟电压U 与电流I 的乘积成正比
D.Q 跟电压U 与电流I 的比值成正比
7、.微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V 的电压时，通过的电流为0.3 A ，此时电动机不转;当加上2.0V 的电压时，电流为0.8 A ，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少?
8.一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U 时，通过的电流是I ，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I ，导线两端所加的电压变为( ).
A.
2
U
B. U
C. 2 U
D. 4 U 9.一只“220V 100W ”的灯泡工作时电阻为484Ω，测量它不工作时的电阻应( )
A.等于484Ω
B.大于484Ω
C.小于484Ω
D.无法确定
10.如图2-6-11所示，均匀的长方形薄片合金电阻板abcd ，ab 边长为1l , ad 边长为
2l ，当端点1,2或3 ,4接入电路时，3412R R ：是( ).
A. 1l ：2l
B. 2l ：1l
C. 1:1
D. 2
22
1:l l
11.如图2-6-12所示，两个粗细不同、长度相等的均匀铜导体接在
电路中，两端电压为U ，则( )，
A.通过两导线的电流相等，21I I =
B.两导线中自由电子移动的平均速率不同
C.细导线内的场强1E 大于粗导线内的场强2E
D.细导线两端的电压1U 等于粗导线两端的电压2U 12.在测量金属丝电阻率的实验中，可供选少用的器材如下:
待测金属丝:Rx(阻值约为4 Ω，额定电流约0.5 A ）;电压表:V(量程3 V,内阻约3 k Ω);
电流表:1A (量程0.6 A ，内阻约0. 2Ω ) ; 2A （量程3A ，内阻约为0.05 Ω);
电源:1E (电动势3V ，内阻不计);2E (电动势12 V ，内阻不计); 滑动变阻器:R(最大阻值约20Ω ); 螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图2-6-15所示，读数 为 mm.
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 (均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图.
【答案】 ① 1.773 (1.771一1.775均正确)) ②1A 1E 电路图如图2-6-16所示.
焦耳定律(讲义)
焦耳定律（讲义） 一、知识点睛 1.电流的热效应：电流通过导体时，电能转化为_____的现象。 2.焦耳定律： 电流通过导体产生的热量跟____________成正比，跟________成正比，跟__________成正比。这个规律叫做焦耳定律。 公式：________________。 单位：Q：______ I：_______ R：_______ t：_______ 3. 用电器类型能量转化消耗的电能 （W电） 电流产生的 热量（Q） 关系 纯电阻电能→内能 非纯电阻电能→机械能+内能 注：欧姆定律的使用范围仅限于纯电阻电路。 二、精讲精练 1.电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙铁的导线却没有明显发热，这 是主要是因为（） A．导线的绝缘皮隔热 B．导线散热比电烙铁快 C．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流 D．导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻 2.两个电阻阻值分别为R1=10Ω，R2=20Ω，把他们串联起来接入电路中，在相同时 间内，R1和R2的产生的热量之比为（） A．1：2 B．2：1 C．1：4 D．4：1 3.如图所示的四个电路中，电源两端的电压相同且保持不变，已知电阻R1和 R2的阻值大小关系为R1＜R2，相同时间内产生热量最多的是（） A．B．
C．D． 4.将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接 入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（） A．三个用电器产生的热量相同 B．电风扇产生的热量最多 C．电烙铁产生的热量最多 D．电视机产生的热量最多 5.（双选）如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验 装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应 密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（） A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流的关系 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究 电流产生的热量与电阻的关系 C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大 D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝 第5题图放出热量的多少的 6.某导体的电阻是10Ω，通过4A的电流时，1h产生多少焦耳的热量？ 7.一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5分钟内产生所少热量？ 8.一只额定功率是800W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？
第二章 5 焦耳定律—人教版高中物理选修3-1讲义
5焦耳定律 一、电功和电功率 1.电功 (1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程. (2)电功的计算公式：W＝IUt. 单位：焦耳，符号为J. 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J. 2.电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功. (2)公式：P＝W t＝UI. (3)单位：瓦，符号：W. (4)意义：表示电流做功的快慢. 二、焦耳定律 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比. (2)表达式：Q＝I2Rt. 2.热功率 (1)定义：单位时间内的发热量称为热功率. (2)表达式：P＝I2R. 3.纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能. (2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能. (3)电功和电热的计算公式比较
电功和电功率 W ＝UIt ＝I 2 Rt ＝U 2 R t P 电＝UI ＝I 2R ＝U 2 R W ＝UIt P 电＝UI 电热和热功率 Q ＝I 2 Rt ＝UIt ＝U 2 R t P 热＝I 2 R ＝UI ＝U 2 R Q ＝I 2Rt P 热＝I 2R 电功和电热关系 W ＝Q W ＝Q ＋E 其他＞Q 电功率和热功率关系 P 电＝P 热 P 电＝P 热＋P 其他＞P 热 欧姆定律是否适用 I ＝U R ，适用 U ＞IR ，不适用 (1)W ＝UIt 是电功的计算式，P 电＝UI 是电功率的计算式，适用于任何电路. Q ＝I 2Rt 是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R 时在t 时间内产生的热量，P 热＝I 2R 是热功率的计算式，可以计算任何电路的热功率. (2)只有在纯电阻电路中才有W ＝Q ，P 电＝P 热而在非纯电阻电路中W ＞Q ，P 电＞P 热. (3)在纯电阻电路中，由UIt ＝I 2Rt 得I ＝U R ，即欧姆定律成立；在非纯电阻电路中UIt ＞I 2Rt 知U ＞IR ，即欧姆定律不成立. 5.电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率指电动机消耗的总功率：P 入＝UI . (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P 热＝I 2r . (3)电动机的输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率，P 出＝IU －I 2r . (4)电动机的效率：η＝P 出P 入 ＝IU －I 2r IU . 1 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V 的电压后，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. 2 如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )
初中物理九年级第十八章焦耳定律和电功率综合讲义
授课内容 C-焦耳定律 C-电路类型 T-电功率检测 星 级 ★★★ ★★★ ★★★ 教学目的与目标 1、能根据焦耳定律解决电热综合题； 2、能在实际电路中选择合适公式解题； 一、探究电热的影响因素 1、提出问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？ 2、猜想与假设：电流通过导体时产生热的多少跟______________________因素有关。 3、设计实验： 电流通过导体时产生的热量与电阻的关系要控制___________相等。 电流通过导体时产生的热量与电流的关系要控制___________相等。 4、进行实验： （1）电流通过导体时产生的热量与电阻的关系：在____相同时，电阻越大，电阻产生的热量_____。 （2）电流通过导体时产生的热量与电流的关系：在_____相同时，电流越大，电阻产生的热量___。 5、分析论证、得出结论： 结论1. 在通电电流和通电时间相同的条件下，______________________________________ 结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下，_______________________________ 。 结论3. 在通电电流和电阻相同的条件下，_____________________________。 二、焦耳定律 1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2、公式： Q=I 2Rt 3、当电流做的功全部转化为内能时： 由于 W=UIt ，U=IR 所以UIt W Q ==Rt I t R U 22 == 问题：电吹风工作时，消耗了1000J 的电能，电流在电阻线上产生热量等于1000J 吗？ 知识点睛 C —焦耳定律
1.讲义(精简版)-高中焦耳定律(有答案).
第05节 焦耳定律 【知能准备】 1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。 2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。 【同步导学】 1.电功和电功率 （1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。 （2）W= qU=UIt 是电功的普适式，P= UI 是电功率的普适式，适用于任何电路。 2.焦耳定律和热功率 （1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度. （2）Q=I 2Rt 是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R 时在t 时间内产生的热量（电热）；P=I 2R 是热功率的计算式， 3.电功和电热 （1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。 这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I 2 Rt=t R U 2.同理P=UI=I 2 R=R U 2. （2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难 以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt 分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I 2R t （电枢的电阻生热）.这里W=UIt 不再等于Q=I 2Rt ，应该是W=E 其他＋Q. （3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=t R U 2 ； 在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q ，这时电功只能用W=UIt 计算，电热只能用Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。 1．一只普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，通过它的电流值与下列哪一数值较为接近( ) A ．20 A B ．2 A C ．0.2 A D ．0.02 A 解析：普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，其功率一般为几十瓦，根据P ＝UI ，可得I ＝P U ，显然电流值 与0.2 A 最接近． 答案：C 2．如图所示，图中画出了RA 、RB 、RC 三个电阻的伏安特性曲线．将这三个电阻并联后接在电路中，其中消耗电功率最大的是： A ．RA B ．RB C ．RC D ．条件不足，无法确定
第8章 第1讲 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律及电功率—2021届高中物理一轮复习讲义(机构)
1 第八章 恒定电流 第1讲 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律及电功率 【教学目标】1、会利用电阻定律、欧姆定律进行相关的计算与判断； 2、会用导体伏安特性曲线I －U 图象及U －I 图象解决有关问题 【重、难点】部分电路欧姆定律、电阻定律的应用 【课前小测】 1．三个电阻之比R 1∶R 2∶R 3＝1∶2∶5，将这三个电阻并联，则通过这三支路的电流之比I 1∶I 2∶I 3为（ ） A ．1∶2∶5 B ．5∶2∶1 C ．10∶5∶2 D ．2∶5∶10 2．（多选）电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中．已知R 1＝10 Ω、R 3＝5 Ω，R 1两端的电压为6 V ，R 2两端的电压为12 V ，则（ ） A ．电路中的电流为0.6 A B ．电阻R 2的阻值为20 Ω C ．三只电阻两端的总电压为20 V D ．电阻R 3两端的电压为4 V 3．（多选）如图所示，图线1表示的导体的电阻为R 1，图线2表示的导体的电阻为R 2，则下列说法正确的是（ ） A ．R 1∶R 2＝3∶1 B ．通过R 1、R 2电流大小相等时，电压之比为1∶3 C ．R 1∶R 2＝1∶3 D ．R 1、R 2两端电压相等时，流过R 1、R 2电流之比为1∶3 4．小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低．加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温度较高．已知一只灯泡两端的电压为1 V ，通过灯泡的电流为0.5 A ；灯泡两端的电压为3 V 时，通过灯泡的电流是
2 1 A ，则灯泡两端电压为 2 V 时，通过灯丝的电流可能是（ ） A ．0.5 A B ．0.6 A C ．0.8 A D ．1 A 5．如图所示的电路中，U ＝8 V 不变，电容器电容C ＝200 μF ，R 1∶R 2＝3∶5，则电容器的带电荷量为（ ） A ．6×10－3 C B ．1×10－3 C C ．6×10－4 C D ．1.6×10－ 3 C 【知识梳理】 一、电流的概念及表达式 1．电流形成的条件：（1） ；（2） ． 2．电流 （1）定义式：I ＝________； ① q 是某段时间内通过导体横截面的电荷量． a ．若是金属导体导电，则q 为自由电子通过某截面的电荷量的总和． b ．若是电解质导电，则异种电荷反向通过某截面，q ＝|q 1|＋|q 2| ② 带电粒子的运动可形成等效电流，如电子绕原子核的运动、带电粒子在磁场中的运动，此时 I ＝q T ，q 为带电粒子的电荷量，T 为周期． （2）国际单位： ，符号是 。其他常用单位： 、 。 （3 ）方向：电流是标量，为研究问题方便，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．在外电路中电流由电源正极到负极，在内电路中电流由电源负极到正极． （4）微观表达式：假设导体单位体积内有n 个可自由移动的电荷，电荷定向移动的速率为v ，电荷量为q ，导体横截面积为S ，则I = 。 3．电流的分类：
【精品】高中物理(人教版)选修3-1 优秀教案--2.5《焦耳定律》
选修3-1 第二章 2.5焦耳定律 一、教材分析 焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一。 二、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。 三、教学重点难点
【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。 四、学情分析 学生学好这节知识是非常必要的， A.重点：理解电功和电功率和焦耳定律。B.难点：帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系是本节的教学难点，防止学生乱套用公式。C.关键：本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验。在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律公式及其在生活、生产上的应用 五、教学方法 等效法、类比法、比较法、实验法 六、课前准备 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 七、课时安排 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 （二）情景引入、展示目标 教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。
学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能； （2）电炉把电能转化成内能； （3）电动机把电能转化成机械能； （4）电解槽把电能转化成化学能。 教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。 （三）合作探究、精讲点播 1、电功和电功率 教师：请同学们思考下列问题 （1）电场力的功的定义式是什么? （2）电流的定义式是什么? 学生：（1）电场力的功的定义式W=qU q （2）电流的定义式I= t 教师：投影教材图2.5-1（如图所示） 如图所示，一段电路两端的电压为U，由
个性化讲义之焦耳定律(附录答案)
学科：物理学段：学生姓名教师联系电话：教学内容焦耳定律 教学目标1、理解用电器的作用是把电能转化为其他形式的能，会计算电流所做的功与电功率． 2、知道焦耳定律，会根据焦耳定律计算用电器产生的电热． 3、知道纯电阻电路与非纯电阻电路的差别，会结合实际问题区分电功和电热 教学重、难点1、探究焦耳定律实验的细节关注 2、相同电压下不同阻值产生的电热分析 3、各类生活电器产生热量的简易计算和处理 知识点一：公式和变形 同一公式中的物理量必须对应同一导体或同一段电路。 知识点二：焦耳定律 例1：小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度。 (1)通过观察＿＿＿＿＿＿＿＿来判断电流产生的热量的多少。 (2)图中甲、乙两根电阻丝是串联的，这是为了研究电流产生的热量与＿＿＿＿＿＿＿＿的关系。 (3)根据法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的、保持相同。 (4)小红问小明：“打开水龙头就可以得到水，干嘛不用水代替煤油？”对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为最合理的是。 A．因为煤油有颜色便于观察B．因为煤油有比较大的热值 C．因为煤油有比较小的密度D．因为煤油有比较小的比热容 (5)实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越，产生的热量越多。
变式训练1：.小靖和小晖用如图所示的装置探究“电流产生的热量与电阻的关系”。装置中除了R甲＞R乙外，其余条件均相同。 （1）将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过电阻丝的________及通电时间相等。实验发现，甲瓶温度计示数升高快，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越______。 （2）小靖提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验。若保持甲的器材不变时，他们除了把乙的煤油换成食用油外，还需更换乙的_________。此外，为了能在通电一段时间后，通过比较两温度计示数的大小来比较食用油和煤油的吸热能力，他们设计的实验必须满足的条件还有____________________。 变式训练2：在探究“导体产生的热量与导体两端的电压、导体的电阻和通电时间关系”的实验中，实验装置如图所示，两烧瓶A、B中煤油质量相等，两只温度计的示数相同，电阻丝的阻值R1>R2。 （1）烧瓶中不装水而装煤油，是因为水的比热容较(选填“大”或“小”)。开关接在干路，是为了控制相同。 （2）闭合开关后，发现B中温度计的示数上升较快。则B中电阻丝放出的热量比A中放出的热量（选填“多”或“少”）。 由此得出结论：当导体两端的电压和通电时间相同时，导体电阻越大，导体产生的热量越（选填“多”或“少”）。 （3）电烘箱高温和低温两档的调节是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知：低温档接入电路的电阻丝比高温档要（选填“长”或“短”）一些。 例2：电炉工作时，电炉丝与导线是联的，通过它们的电流相等。根据定律，在相同情况下，电流通过导体产生的热量跟电阻成。电炉丝的电阻比导线大，因此产生的热量，所以电炉丝比导线热 变式训练1：．电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙铁的导线却没有明显发热，这是主要是因为( ) A．导线的绝缘皮隔热 B．导线散热比电烙铁快 C．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流 D．导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻 例3．两个电阻R1和R2，且R1＜R2，把它们接到同一电源上，要使相同时间内产生的热量最多，就应该（）A．只用R1B．只用R2 C．R1和R2串联D．R1和R2并联 变式训练1．将阻值为40Ω的电阻丝接在电源两端，通电10min，电流产生的热量是1.5×103J，若将阻值为10Ω的电阻丝接入同一电源的两端，通电10min，电流产生的热量是（） A．1.5×103J B．3.75×103J C．7.5×103J D．6.0×103J
讲义_-_电功__电功率__基础知识总结
学科教师辅导讲义 教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段 一、电功 1．定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 2．实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。 电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 3．规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。 4．计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：W=I2Rt=U2t/R ①串联电路中常用公式：W=I2Rt W1：W2：W3：…Wn=R1：R2：R3：…：Rn ②并联电路中常用公式：W=U2t/R W1：W2=R2：R1 ③无论用电器串联或并联。计算在一定时间所做的总功常用公式W=W1+W2+…Wn 5．单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh） 1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J 6．测量电功： ⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。 ⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。 ⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。 ①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。 ②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 如：电能表月初读数 月底读数是 这个月用电度合 J。 B、测量较小电功时，用表盘转数读数。如：某用电器单独工作电能表（3000R/kwh）在10分钟内转36转则10分钟内电器消耗的电能是J。 二、电功率 1．定义：电流在单位时间内所做的功。 2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。 3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R ①串联电路中常用公式：P=I2R P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn ②并联电路中常用公式：P=U2/R P1：P2=R2：R1 ③无论用电器串联或并联。计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn 4．单位：国际单位瓦特（W）常用单位：千瓦（kw） 5．额定功率和实际功率：
步步高2015高三物理(新课标)一轮讲义：7.1电阻定律 欧姆定律 焦耳定律及电功率
第1课时 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律及电功率 考纲解读1.理解欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的内容，并会利用它们进行相关的计算与判断.2.会用导体的伏安特性曲线I －U 图象及U －I 图象解决有关问题.3.能计算非纯电阻电路中的电功、电功率、电热． 1．[电阻定律的理解]导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述 正确的是( ) A ．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比
B ．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 C ．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D ．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比 答案 A 解析 对于同种材料的导体，电阻率是个定值，根据电阻定律R ＝ρl S 可知A 对，B 错．导 体的电阻不随电流或电压的变化而变化．故C 、D 错． 2．[欧姆定律的理解]根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有( ) A ．导体两端的电压越大，电阻就越大 B ．导体中的电流越大，电阻就越小 C ．比较几只电阻的I －U 图象可知，电流变化相同时，电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个电阻的 D ．由I ＝U R 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 答案 D 解析 导体的电阻表征导体阻碍电流的能力，由导体本身决定，与U 、I 无关，选项A 、B 错误；在电阻的I －U 图象中，阻值R ＝ΔU ΔI ，当ΔI 相同时，ΔU 越小，表示该导体的 阻值越小，选项C 错误；根据欧姆定律公式I ＝U R 可知，通过一段导体的电流跟加在它 两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，选项D 正确． 3．[非纯电阻电路中的电功和电功率]如图1所示，用输出电压为1.4 V ，输出电流为100 mA 的充电器对内阻为2 Ω的镍－氢电池充电．下列说法正确的是( ) 图1 A ．电能转化为化学能的功率为0.12 W B ．充电器输出的电功率为0.14 W C ．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W D ．充电器把0.14 W 的功率储存在电池内 答案 ABC 解析 充电器对电池的充电功率为P 总＝UI ＝0.14 W ，电池充电时的热功率为P 热＝I 2r ＝0.02 W ，所以转化为化学能的功率为P 化＝P 总－P 热＝0.12 W ，因此充电器把0.12 W 的功率储存在电池内，故A 、B 、C 正确，D 错误． 4．[对导体的伏安特性曲线的理解]某导体中的电流随其两端电压的变化如图2所示，则下
第二十一讲电阻定律串并联电路焦耳定律讲义
第二十一讲 电阻定律 串并联电路 焦耳定律 【要点归纳】 一、电流的微观解释 1．电流的微观表达式 图1 (1)建立微观模型：如图1所示，粗细均匀的一段导体长为l ，横截面积为S ，导体单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ，当导体两端加上一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v. (2)在时间t 内有长度l ＝vt 的自由电荷全部通过了截面D. (3)这些电荷的总电荷量为Q ＝nvt·S·q. (4)电流的表达式：I ＝Q t ＝nqSv. (5)结论：从微观上看，电流由导体中自由电荷的密度、电荷定向移动的速率、导体的横截面积共同决定． 名称 电荷定向移动速率 电流的传导速率 电荷无规则热运动速 率 概念 自由电荷沿某一方向 运动的速率 电场的传播速率 自由电荷做无规则运 动的速率 速率大小 金属导体中约为10－ 5 m/s 等于光速3×108 m/s 约为105 m/s 【例1】一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压U 时，通过金属导线的电流为I ，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v ，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U ，则此时( ) A ．通过金属导线的电流为I 2 B ．通过金属导线的电流为I 4 C ．自由电子定向移动的平均速率为v 2 D ．自由电子定向移动的平均速率为v 4 二、对电阻、电阻率的理解 1．电阻与电阻率的区别 (1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量．电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量． (2)导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小． (3)金属的电阻率随温度的升高而增大．
焦耳定律讲义
知识点一：电流的热效应 1.定义：电流通过导体时，电能要转化为热能，这个现象叫电流的热效应。 利用电流的热效应工作的电器叫作电热器 实验探究：影响电热大小的因素 设计并进行实验：采用控制变量法，分别探究各因素的影响。 （1）探究电流产生的热量与电阻的关系 如图所示，在两个透明容器中封闭着等量的空气，容器分别连着U 型管的一端；没有加热时，U型管中液面是相平的。两密闭容器中各有 一段电阻丝，且右边容器中的电阻比较大。当通电时，电阻丝发热，加 热容器中的空气，空气受热膨胀，U型管中液面高度会发生变化，U型 管中液面高度的变化反映了密闭空气温度的变化。 将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻丝的电流相等。通电一定时间后，比较两个U型管中液面高度的变化，发现于右边容器想通的U型管中液面高度的变化更大些。 结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 （2）探究电流产生的热量与电流的关系 如图，两个密闭容器中的电阻丝阻值均是5Ω，在右侧的容器的外部，将 一个5Ω的电阻与这个容器中的电阻并联，因此通过左侧容器中电阻丝的电流 大于右侧容器中电阻丝的电流。在通电时间相同的情况下，观察两个U型管中 液面高度的变化，发现左侧U型管中液面高度的变化更大一些。 结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大， 这个电阻产生的热量越多。 （3）探究电流产生的热量与通电时间的关系 将这套装置接到电源两端，在通电过程中，只观察左侧U型管中液面高度的变化，发 现随着通电时间的增加，U型管中液面高度的变化逐渐变大。 注意：第一次实验中，5Ω和10Ω的电阻串联，目的是控制电流和通电时间相同。第 二次实验中控制电阻和通电时间相同，两次实验均用到控制变量法。 本实验中将电阻丝产生的热量通过U型管中液面高度的变化显示出来，运用了转换法。 实验中应使两容器密闭，不能漏气。 练习：
焦耳定律及其应用
焦耳定律 题一：一根60欧的电阻丝接在36伏的电源上，在5分钟内共产生多少热量？ 题二：一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它的电功率是_______W，这台电动机1min内产生的热量是_______J，这台电动机的效率是_______。 金题精讲 题一：在图所示的各种家用电器中，利用电流热效应工作的是（） 题二：电炉丝断了，去掉1/5后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（） A．5 ：4 B．1 ：5 C．5 ：1 D．4 ：5 题三：电饭锅工作时有两种状态：一种是加热状态，另一种是保温状态。如图所示为电饭锅的电路图，R1、R2为电热丝，S为温控开关，A、B两点接在家庭电路上。当S闭合时，电饭锅处于加热状态，加热功率为1000W；当S断开时，电饭锅处于保温状态，保温功率为100W．求： （1）电饭锅加热30s，电热丝产生的总热量是多少？ （2）电热丝R1、R2的阻值之比是多少？ （3）电饭锅保温30min，电热丝产生的R2产生的热量是多少？ 思维拓展 题一：在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个 多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水 器的工作电路图，R1和R2是两根电热丝。他设计 的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘 圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在 图乙中用“○”表示，“○”中标有1、2、3、4编 号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴 转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开 关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图乙中， 旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，金属滑片 将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D
高中物理焦耳定律
§5焦耳定律 【典型例题】 【例1】将A 、B 两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是（ D ） A 、 若A 灯中的电流比 B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 B 、若A 灯两端的电压比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 C 、若电流对A 灯做的功比B 灯多，则A 灯一定比B 灯亮 D 、若A 灯消耗的电功率比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 【解析】白炽灯是利用电流的热效应工作的，而灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，只有通过灯泡的电流大，灯泡两端的电压大，不能得到灯泡实际功率大这一结论，电流做功多，同样不能确认实际功率大。 【答案】D 【例2】额定电压为220V 的电动机的线圈电阻为0.8Ω，正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J ，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？ 【解析】电动机电路为非纯电阻电路，输出电动机的电功率，一方面转化为机械功率输出，另一方面转化为线圈电阻的发热功率，正常工作时，通过线圈的电流即为正常工作电流，由焦耳定律Q= I 2Rt 得 1280=I 2×0.8×1 解得I=40A 由能量转化和守恒得P 输入=P 机+P 热 P 机=UI-I 2R=8800-1280=7520J 【例3】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运动。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率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是多少？（设人的平均质量为60kg ，g ＝10m/s 2） 【解析】因为电动机有最大输出功率，这就决定了自动扶梯载人也有最大限额。从功率关系来看，电动机的输出功率，⑴提供扶梯自身运动所需功率；⑵转化为扶梯上的人以恒定速率向上所需的功率。 设：可同时乘载的最多人数为n 人，此时电动机处于最大输出功率状态，扶梯本身向上运动所需功率为：P 1＝IU ＝5×380W ＝1900W ＝1.9kW 电动机的最大输出功率为P ，n 个人以恒定速率v ＝0.4m/s 随扶梯向上运动所需功率为：P 2＝P －P 1＝（4.9－1.9）kW ＝3.0kW 所以，载人的最多人数是：25214.01060100.3sin 32=????==θm gv P n 个 注意：扶梯对人的支持力竖直向上，而人的运动方向与水平面有一夹角θ，故克服重力的功率为θsin mgv P =，而不是mgv P = 【基础练习】 一、选择题： 1、在下列用电器中，那些属于纯电阻用电器：（ ） A 、电扇和电吹风 B 、白炽灯、电烙铁和电热毯 C 、洗衣机和电冰箱 D 、电解槽
九年级物理《焦耳定律》一对一讲义
励志教育辅导讲义 第一课时测量小灯泡的电功率 知识点1：测量小灯泡的电功率 实验目的：①学会用电压表、电流表测定小灯泡的功率； ②会测量小灯泡额定功率和实际功率。 实验原理：P=UI 测出小灯泡的电压U和电流I，利用公式P=UI计算求得电功率。 实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡、灯座、导线等。 实验电路图及表格： 次数电压U/V 电流I/A 功率P/W 发光情况 1 2 3 实验步骤：1．实验前准备：检查仪器是否齐全，规格是否合乎要求，查看小灯泡的额定电压； 2．按电路图连电路，查无误，闭合开关，进行实验； 3．调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为，记录电流表示数； 4．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压等于1.2，记下电压表、电流表的示数，并观察小灯泡发光情况； 5．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压小于，记下电压表，电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；
6．断开开关，计算电功率值填入表格。 数据分析，总结结论：(1)分析数据知，实际功率随实际电压改变而改变； (2)灯泡的亮度了取决于灯泡的实际功率，实际功率越大灯泡越亮。 注意事项 1．仪器选择：①电源：电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如：，至少要选择2节干电池串联作电源，学生电源选择3V的电源。 ②电压表的量程应大于，电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下，应尽可能选用小量程；例如的小灯泡电压表量程选0—3V，电流表选0—0.6A的量程。 ③滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。 2．连电路时注意事项：同伏安法测电阻。 知识点2：利用电能表和钟表测量家用电器的功率 1．原理： 2．仪器：电能表、钟表、家用电器。 3．测量的物理量：电能表表盘的转数，时间。 4．实验步骤：要测某家用电器的功率，可只让其工作，其他用电器关闭，观察记录电能表表盘转数，同时记下钟表的时间值，再计算出功率。 5．计算方法： 例如：电能表的参数3000R/kW·h，记录的转数为n转，时间为t(s)，则 t秒消耗的电能： 电功率： 注意事项：①明确电能表参数的物理意义; ②被测的电器一定要单独工作; ③单位的对应关系。 例如：家用电能表的盘面上，标有3000R/KW·h字样，当接入一个用电器正常工作时，1min内电能表的转盘转了15转，则该电器消耗的实际功率是( )
高二物理选修3-1-焦耳定律练习
高二物理选修3-1焦耳定律练习 1．一个电阻为20Ω的导体，当它每通过3C的电量时，电流做功18J，则该导体两端所加的电压为 ____V，通过3C电量的时间为__s。 2．有一电风扇标有“220V，55W”，若电风扇的电动机线圈电阻为8Ω，当它正常工作时，电源供给的电功率是____W，转化为风的电功率是____W，电动机的发热功率是____W。3．设通过某电阻R的电流为I，则对应每一个定向通过R的电子（电荷量为e），电场力对其所做的功为______。 4．在电阻器上除了标明电阻值，还标明额定功率，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器就会烧坏，现有一个“100Ω，4W”的电阻器，允许加在这个电阻器上的最大电压为U=____V。允许通过这个电阻器的最大电流为I=____A。当电阻器两端的电压为16V时，它消耗的功率为P=___W。 5．在下列用电器中，那些属于纯电阻用电器( ) A．电扇和电吹风B．白炽灯、电烙铁和电热毯 C．洗衣机和电冰箱D．电解槽 6．关于电功，下列说法中正确的有( ) A．电功的实质是电场力所做的功 B．电功是电能转化为其他形式能量的量度 C．电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大 D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 7．在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是( ) A．在任何电路中，电功UIt=I2Rt B．在任何电路中，电功为UIt，电热为I2Rt C．在纯电阻电路中，UIt=I2Rt D．在非纯电阻电路中，UIt≥I2Rt 8．若A灯标有“220V，60W”，B灯标有“220V，100W”，把两灯接入电路中，则( ) A．当通过两灯的电流相等时，A灯比B灯亮 B．当通过两灯的电流相等时，B灯比A灯亮 C．当加在两灯的电压相等时，A灯比B灯亮 D．当加在两灯的电压相等时，B灯比A灯亮 9．为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，可行的办法是( )
初中物理焦耳定律讲义
测量小灯泡的电功率 1.下面是小明做测定“小灯泡电功率”的实验，电路图如图甲所示，电源电压为，小灯泡额定电压为。 （1）连接电路时开关应。 （2）小明连接好电路，闭合开关S，发现小灯泡发光暗淡，观察电压表、电流表均有示数，移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表示数均不变，出现这种现象的原因是。（3）小明改正实验错误后，闭合开关S，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为，（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为。（4）小明移动滑片P，记录下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是。 2.同学们在“探究小灯泡实际功率的规律”时，用两节新干电池串联组成的电源和标有“”字样的小灯泡等元件连接了如图甲所示的电路，请回答：
（1）连接电路时，开关应_____（选填“闭合”或“断开”）； （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到_____处（选填“A”或“B”）； （3）实验中，小飞发现闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不亮，电流表无示数，电压表示数接近，则电路故障可能是_____。 （4）小飞排除故障后，进行多次实验，并记下相应的电压表和电流表的示数，绘制成如图乙所示的图像。根据图像可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而_____（选填“增大”、“减小”或“不变”），小灯泡正常发光时的电功率为_____； （5）另一组同学通过测额定电流计算小灯泡的额定功率时，电压表突然坏了，又没有好的电压表更换，但有一个的定值电阻和另一个电流表K，小飞和他们一起讨论找到了解决问题的方法，此方法应是：先_____，再调节滑动变阻器，使电流表K的示数为_____即可。 焦耳定律 【知识要点】 一、电流的热效应 电流通过导体时将___ _能转化成_ _ _的现象。在这一过程中，电能转化为___ _能．应用：电热器。 例题：1．（判断）电风扇工作时，没有电流的热效应产生． ( ) 2、电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________来工作的。 3.如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（）。
初三物理电功率讲义
电功率讲义 一、考点梳理： 1.电能 (1)用电器消耗电能的过程就是电能转化为其他形式的能的过程；有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。 (2)电能的单位：国际单位是焦耳(J)；常用单位：度(kWh)；1 kWh=3．6×106J。 (3)测量电能的仪表：电能表。 2.电功率 (1)定义：用电器在1秒内消耗的电能． (2)物理意义：表示用电器消耗电能快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率的大小。 (3)计算公式：P=UI=W/t(适用于所有电路) 对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R ①串联电路中常用公式：P=I2R P1：P2：P3：…P n=R1：R2：R3：…：R n ②并联电路中常用公式：P=U2/R P1：P2=R2：R1 ③无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式P=P1+P2+…P n (4)单位：国际单位瓦特(W)；常用单位：千瓦(kW) (5)额定功率和实际功率 ①额定电压：用电器正常工作时的电压. 额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额==U额I额=U额2/R
②当U实=U额时，P实=P额(灯正常发光) 当U实
人教版高中物理选修3-1作业：焦耳定律(含答案)
焦耳定律课后作业 一、选择题(8×5′，共40分) 1．关于电功，下列说法中正确的有( ) A．电功的实质是电场力所做的功 B．电功是电能转化为其他形式能量的量度 C．电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大 D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 答案：AB 2．为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半应采取下列哪些措施( ) A．保持电阻不变，使电流减半 B．保持电阻不变，使电压减半 C．保持电炉两端电压不变，使其电阻减半 D．使电压和电阻各减半 解析：由P＝U2 R 可知，电压、电阻各减半，功率也减为原来的一半． 答案：D
图6 3．有一只家用电熨斗，其电路结构如图6所示，改变内部接线方式可以使电熨斗处于断开状态和获得中低高三个不同的温度挡，图7是它的四种不同连线方式，其中能获得低挡温度的是( ) 图7 解析：R1、R2串联时，获得低挡温度． 答案：B 图8 4．A、B、C三个灯泡，用如图8所示的方式连接，各自消耗的实际功率相同，则R A∶R B∶R C为( ) A．1∶1∶1 B．1∶2∶2 C．2∶1∶1 D．1∶4∶4
解析：先分析B、C，由P＝U2 R 知R B＝R C，又I A＝I B＋I C＝2I B，由P＝I2R知 R A∶R B＝1∶4，所以R A∶R B∶R C＝1∶4∶4. 答案：D 5．两个电阻R1＝8Ω，R2＝2Ω，并联在电路中．欲使这两个电阻消耗的功率相等，可行的办法是( ) A．用一个阻值为2Ω的电阻与R2串联 B．用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联 C．用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联 D．用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联 答案：A 图9 6．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9所示是电饭锅电路的原理示意图．S是用感温材料制造的开关．下列说法正确的是( ) A．其中R2是供加热用的电阻丝 B．当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
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