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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

如图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 横截的电荷量　　　．

q  It

则电场力做功　　　　　即：

W  qU W  UIt

1 ．电功：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．

UIt W 

　　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．

　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

2 ．电功率：单位时间内电流所做的功

t UI P  W 

（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

用电路 29 吋彩

电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯 额定电压（ V ） 220 220 220 220 220

额定功率（ W ） ～ 150 300 ～ 800

100 ～ 150

800 ～ 1200

40 ～ 60

二、电功率和热功率

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机械能；电解槽把电能转 化为化学能；电热器把电能转化为热能．

　　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，

把定向移动的功能传给离子，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 ．

Rt I

Q 

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：电路中含有电动机在转动或有 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．

R t I

P  Q 

I _额 =P _额 /U _额 =1000/220A ≈4.5A

　　　 例 1 ：规格为“ 220V ， 1000W” 的电炉，求：

1. 电炉正常工作时，通过电阻丝的电流

2. 电炉的电阻

2. 电炉的电阻：

R=U _额 ²/P _额

=220²/1000Ω

解： 1. 由 P=UI 知，电炉正常工作时：

=48.4Ω

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。

运行情况

物理　量 电 压

U

（ V ）

电 流

I

（ A

）

电 阻 R

（

Ω ）

总功率

[ 电功率 ]

（ UI ）

（ W ）

热功率 I²R

（ W

）

机械功率 UI － I²R

（ W ）

转动 3 0.08

卡 住 3 0.1 30

0.24

0.192

0.048

0.3 0.3 0

30

纯电阻电路 :

电能 → 内 能 ^Q

I²Rt W

UIt

=

非纯电阻电路 : M

电能 → 内能 + 其它形式的能

W W - Q

Q

UIt I²Rt I ＜ U/R

说明：欧姆 定律不适用 于非纯电阻

电路！

＞

指 某 段 电 路 在 某 段 时 间 内 消 耗 的 全 部电能 !

指转化为内能的那 部分电能 !

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

=

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 ^Q W - ^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

　　例 2 ．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

非纯电阻电路中计算电功率

只能用 P=UI ， 热功率只能用 P _热 =I²R

3 ．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：

　　对计算任何用电器的电功率都适用的公 式是（ ）

R I

P 

Ａ． R

P U



Ｂ．

UI P 

Ｃ． t

P  W

Ｄ．

解析：

电功率计算的普通公式为

UI t

P  W 

用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁 等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解 槽等）．

R I  U

只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式．

所以，正确选项为 C 、 D ．

小结：

１．电功

W  UIt

３．电功率 ^UI

t

P  W 

４．热功率 I R t

P  Q  ² ２．焦耳热

Q  I

Rt