求電功和電功率 焦耳定律？？

【專家解說】：電功和電功率 焦耳定律

【教學結構】

　 一、電功

電功、電功率、電熱是本章書的重要概念，也是學生學習的難點，教學過程中必須給以足夠的重視。

1.復習電場力做功：W=Uq，U為電場中兩點間電勢差，在電路中即為導體兩端電壓，q為電量，電路中為流過導體截面電量。

2.電功：電流做的功簡稱電功。導體兩端加上電壓，導體內(nèi)建立電場，在電場力作用下自由電子定向移動，形成電流，電場力做功，又說成電流做功。

W=UIt，電流在一段電路上所做的功，跟這段電路兩端電壓、電路中的電流強度和通電時間成正比。

3.電流做功，把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能

(1)電流通過純電阻（電燈，電爐子等）電路做功，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

(2)電流通過電解液做功，把電能轉(zhuǎn)化為化學能。

(3)電流通過電動機做功，把電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分轉(zhuǎn)化為機械能。

二、電功率

1.定義：電流所做的功跟完成這些功所用時間的比值叫電功率，用p表示電功率則 ，p的單位：瓦特W，U：伏特V　 I：安培A。

2.物理意義：電功率表示電流做功的快慢，亦為單位時間電流做的功。燈越亮電功率越大。

3.額定電壓：用電器安全正常工作的最大電壓。日常照明燈泡額定電均為220V，機床上用的燈泡額定電壓為36V。

額定功率：用電器安全正常工作的最大功率。照明燈泡上標有220V 60W，60W即為額定電功率。額定電功率是根據(jù)用電器自身結構而決定的。

4.注意區(qū)別額定功率和實際功率。

實驗：把“220V 30W”和“220V 100W”的燈泡并聯(lián)在220V電路上和串聯(lián)后接入220V電路上，觀察燈泡發(fā)光情況，并接在220V電路上時，兩個燈的電壓都是額定電壓，電功率均為額定功率，100W的燈比30W的燈亮很多，串聯(lián)后接在220V電路上，觀察到的現(xiàn)象是兩個燈都不如并聯(lián)時亮，且30W燈比100W燈亮，由此可知：①兩個燈的電功率都不是額定功率，都小于額定功率，應稱為實際消耗功率，②額定功率大的燈實際消耗功率不一定大，應由燈兩端實際電壓和流過燈的實際電流決定。

三、焦耳定律

1.定義：電流通過導體產(chǎn)生的熱量，跟電流強度的平方、導體電阻和通電時間成正比

　　　 即：Q=I2Rt

單位：Q：焦耳J　 I：安培A R：歐姆Ω　 t秒s

2.純電阻電路 電路中只含有純電阻元件，電動W=UIt=Q

∵U=IR∴Q=I2Rt=，注意：此關系只適用純電阻電路。

電流通過純電阻電路做功，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而產(chǎn)生熱量，電功又稱為電熱。

3.含有電動機的電路，不是純電阻電路。電功W=UIt

電流通過電動機做功，把電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，絕大部分轉(zhuǎn)化為機械能。

電動機線圈有電阻R，電流通過而產(chǎn)生熱，Q=I2Rt不等于UIt，而只是UIt的一部分。原因是對于非純電阻U≠IR且U>IR。

　 轉(zhuǎn)化為機械能部分：UIt－I2Rt=轉(zhuǎn)化的機械能 即電動機輸出的機械能。

實際需要更多的是：發(fā)熱功率：I2R 轉(zhuǎn)化為機械能功率UI－I2R，目前是我們計算電動輸出機械功率的唯一方法。

4.含有電解液的電路：電流做功把電能轉(zhuǎn)化為化學能

電流做功可把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、機械能、化學能等，只有把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電功叫電熱，轉(zhuǎn)化其它形式能均不能稱為電熱。

【課余思考】

1.寫出在純電阻電路中計算電功、電功率的公式。寫出發(fā)熱功率公式。

2.焦耳定律計算的Q，就是電功對嗎？為什么？

3.電動機輸出的機械功、機械功率如何計算？

【解題點要】

例一.一條電阻絲加上電壓U后，經(jīng)t s后放出熱量為Q，若得電阻絲截成等長的三段并且關聯(lián)在一起，再加上電壓U，需經(jīng)多長時間放出熱量仍為Q？

解：電阻絲是純電阻，計算熱量三個公式都適用，結合題目給定的條件，電壓不變，使用，Q=，計算方便。

∴

設電阻絲電阻為R，Q=，截成等三段，每段電阻為R，并聯(lián)后電阻為，則Q=。

例二.用6600V和用220V兩種電壓輸電，若輸送功率相同，輸電線的長短，粗細和電阻率都相同，用低壓輸電與用高壓輸電，在輸電線上損失的功率之比是（　 ）

A 1：900　　 B 900：1　　 C 1：30　　 D 30：1

解：輸電線是純電阻，在輸電線上損失的功率是發(fā)熱功率，P損=I2R

輸送電流強度由輸送功率和輸送電壓決定，設輸送功率為P，高壓輸電時電流為　　　 I高=P／6600，低壓輸電時電流為I低=P／220，由于輸送電線長短，粗細和電阻率都相同，它們輸電阻相同，都為R，則

　 應選B

解答本題時必須注意輸送電流I，輸送電壓U應是輸電線上電壓與用電器上電壓之和，故此輸送電流的正確計算成為解答此種類型題的關鍵之一。

例三.A、B、C三個電阻的U—I圖象如圖1所示，若三個電阻加相同電壓，則　　 的功率最大，若三個電阻通過相同的電流強度，則　　 的功率最大。

解：第一空的解答：對于純電阻，，可在電壓一定的情況下，電功率跟電阻成反比，電阻最小的電功率最大，而電阻的確定要依據(jù)圖象決定，斜率最小的圖象所表示的電阻越小，所以RA>RB>RC，電阻C的電功率最大。

第二個空的解答：P=I2R，三個電阻通過電流相等，電功率與電阻成正比，電阻大，功率大，電阻A的電功率最大。

例四.一臺直流電動機的額定電壓為U，額定功率是P，電動機內(nèi)電樞導線的電阻為R，那么它正常工作時的電流強度是（　 ）

A、等于U／R　 B、等于P／U　 C、大于U／R　 D、大于P／U

解：含電動機電路不是純電阻電路，U>IR，所以A，C選項不正確，電動機的額定功率P是電動機的輸出的機械功率，而電路給電動機的輸入功率P′=IU，所以I=，選項B不正確。因為P′－P熱=P，且I=，所以選項D是正確的。

在含電動機的電路中，電路給電動機輸入功率P′，電動機輸出機械功率P，電動機的發(fā)熱功率P熱是三個關鍵，概念，必須搞清楚，P′=IU，P熱=I2R，它們之間的關系是P=P′－I2R。

例五.一臺電阻為2Ω的電動機，接在110V電路中工作時，通過電動機的電流強度為10A，求這臺電動機消耗的電功率，發(fā)熱功率，轉(zhuǎn)化成機械功率，電動機的效率。

解：電動機消耗電功率即電路輸入給電動機的功率 P′=IU=10×110=1100W。

　 發(fā)熱功率：P熱=I2R=102×2=200W

　 轉(zhuǎn)化成機械功率：P=P′－P熱=1100－200=900W

　 機械效率：η=

【同步練習】

1.一臺電動機輸出功率是10KW，這表明這臺電動機正常工作時（　 ）

A.每秒鐘消耗電能10KW

B.每秒鐘對外做功10KW

C.每秒鐘對外做功10J

D.每秒鐘對外做功1000J

2.額定電壓為U，額定功率為P的電燈，接在電壓為U′（U′<U，不計溫度對電阻的影響）的電路中，則該電燈的實際功率P應為（　 ）

A.U′P／U 　 B.UP／U′　 C.(U′／U)2P　 D.(U／U′)2P

3.風力發(fā)電機的風輪旋轉(zhuǎn)時掃過的面積為S，當?shù)仫L速為υ，如果該發(fā)電機把通過風輪的風的部分動能轉(zhuǎn)化為電能，設風能的利用率為η，空氣的密度為p，則風力發(fā)電機的功率為（　 ）

A.pSυ　　 3η／2　 B.pSυ2η／2　 C.pSυ3／2η　 D.pSυ2η／4

4.一只“220V 100W”電燈，220V、100W分別表示電壓和電功率的　　　　 值，它的電阻為　　　　 Ω，正常工作時的電流強度為　　　　 A，若電阻不變接入110V的電路中，則實際電流為　　　 A，實際功率為　　　 W，一般只要該燈泡未損壞，它的額定電壓，電流，功率是　　　 （填會或不會）改變。

5.如圖2所示為用直流電動機提升重物的裝置，重物m=50kg，電源電壓為U=110V不變，不計各種摩擦，當電動機以υ=0.9m／s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流強度I=5A，試求電動機電樞線圈電阻R。

【參考答案】

　 1.D　 2.C　 3.A　 4.額定 484 0.45 0.227 25 不會　 5.4.4Ω

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