焦耳定律+電路中的能量轉(zhuǎn)化高二上學(xué)期物理教科版（2019）必修第三冊

第二章電路及其應(yīng)用第8節(jié)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化1理解電功的概念,理解電功的公式,能進(jìn)行有關(guān)的計算.2理解電功率的概念和公式,能進(jìn)行有關(guān)的計算.3理解焦耳定律和電路中的能量轉(zhuǎn)化.教學(xué)目標(biāo)用電器通電后,可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量,下面兩個常見的用電器，請同學(xué)們說明其能量的轉(zhuǎn)化情況.新課引入常見的用電器用電器把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程,就是電流做功的過程.電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關(guān)呢?電場力做功就是W=qU=IUt

一段電路兩端的電壓為U,通過的電流為I,則在時間t內(nèi)通過這段電路任一橫截面的電荷量為q=It1．電功(1)定義：在一段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功．(2)表達(dá)式：W＝qU＝UIt電流在一段電路中所做的功W等于這段電路中的電流I、電路兩端的電壓U、通電時間

t

三者的乘積．電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度.(3)電功的作用：(4)電功的單位：焦耳(J)千瓦時(kW·h)1kW·h＝3.6×106J一、電功電功率

（電功率普適公式）電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積．為什么用電器通電后會發(fā)熱呢？電烙鐵電熨斗在真空中，電場力對電荷做正功時，減少的電勢能轉(zhuǎn)化為電荷的動能；在金屬導(dǎo)體中，在電場力作用下做加速運(yùn)動的自由電子頻繁地與離子碰撞，把定向移動的動能傳給離子，使離子熱運(yùn)動加劇，將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。交流討論：取暖器通電后，取暖器絲熱得發(fā)紅，而與取暖器絲相連的導(dǎo)線卻不怎么熱，為什么？因為，取暖器絲，電阻非常大。電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢?電流在這段電路中做的功W等于這段電路產(chǎn)生的熱量Q，即Q=W=IUt由歐姆定律U=IR，得熱量Q的表達(dá)式Q＝I2Rt1．焦耳定律．(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比．(2)表達(dá)式：Q＝I2Rt

（電熱普適公式)(3)適用范圍：Q＝I2Rt可求任何電路中電流I通過電阻R時產(chǎn)生的熱量(電熱)．(4)實質(zhì)：電流的熱效應(yīng)實質(zhì)上是電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．2．熱功率．二、焦耳定律熱功率電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的功率．熱功率也是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率.(1)定義：(2)表達(dá)式

（熱功率普適公式)你還能舉例嗎？電飯煲電熨斗電流的熱效應(yīng)在實際生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。生活應(yīng)用：電熱水器電暖氣從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度看，電動機(jī)從電源獲得能量，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。設(shè)電動機(jī)消耗的功率為P電，電動機(jī)對外做功，輸出的功率為P機(jī)，電動機(jī)工作時自身也有能量損失，對應(yīng)的功率為P損，它們之間滿足P電=P機(jī)+P損其中P電=UI,若只考慮線圈發(fā)熱產(chǎn)生的能量損失，則有P損=P熱電路中消耗的電功率一定等于熱功率嗎？交流討論：三、電路中的能量轉(zhuǎn)化（1）在時間t內(nèi)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？Q外=I2Rt（2）在時間t

內(nèi)，內(nèi)電路中電流做功產(chǎn)生的熱為多少？Q內(nèi)=I2rt（3）電流流經(jīng)電源時，在時間t內(nèi)非靜電力做多少功？W=Eq＝EIt（4）根據(jù)能量守恒定律，以上各能量之間有什么關(guān)系？設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為

r，外電路的用電器都是純電阻,阻值為R，閉合電路的電流為I。從能量轉(zhuǎn)化方面考慮。設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為

r，外電路的用電器都是純電阻,阻值為R，閉合電路的電流為I。從能量轉(zhuǎn)化方面考慮。W=Q外+

Q內(nèi)即

EIt=I2Rt＋I(xiàn)2rt根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。EI=I2R＋I(xiàn)2r閉合電路歐姆定律實質(zhì)上是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn)。三、電路中的能量轉(zhuǎn)化設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為

r，外電路的用電器都是純電阻,阻值為R，閉合電路的電流為I。從能量轉(zhuǎn)化方面考慮。W=Q外+

Q內(nèi)即

EIt=I2Rt＋I(xiàn)2rt根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。EI=I2R＋I(xiàn)2r發(fā)生短路時：EI=I2r，電源釋放的能量全部在內(nèi)電路中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，危險！容易損壞電源，甚至可能引起火災(zāi)。三、電路中的能量轉(zhuǎn)化一、電功和電功率

1、電功:在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功。定義式：W=UIt

（適用于一切電路）

2、電功率:單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。定義式：P=UI