物理学科培训师辅导讲义讲义编号学员编号年级九年级课时数 2 学员姓名辅导科目物理学科培训师学科组长签字教务长签字课题电功、电功率、焦耳定律复习备课时间：2013-11-17 授课时间：2013-11-24 教学目标知道电流的热效应通过实验探索电流的热效应跟电流、电阻、通电时间的关系重点、难点初步运用电学相关公式解决串并联电路中简单的实际问题理解焦耳定律的内容、公式、单位及其应用考点及考试要求掌握功率的单位及计算公式：P＝tW，并能利用公式进行计算理解焦耳定律的内容，公式并进行相关计算教学内容1.电功和电功率（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。

（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。

电能通过电流做功转化为其他形式能。

上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。

对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=ItU。

这就是电路中电场力做功即电功的表达式。

（3）表达式：W=IUt（适用于所有电路）说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。

②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。

（4）单位：电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（s），则电功的单位是焦耳（J）。

1KW.h=3.6x10^6 J（5）电功率物理意义：一段电路上功率，跟这段电路两端电压和电路中电流成正比。

此公式适用于所有点路。

②单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。

1W=1J/s这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。

所以在这里瞬时功率和平均功率相等。

额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。

一般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额定功率，而是实际功率。

实际功率P=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。

再者，这里W=IUt是电场力做功,是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。

电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。

这就是电流的热效应，那么如果想求出转化的内能得多少，学习焦耳定律就可以求出了。

英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。

2.焦耳定律（1）纯电阻和非纯电阻电路纯电阻电路：W=Q 如白炽灯、电炉非纯电阻电路：W=Q+W其他如电动机、电解槽（2）焦耳定律表达式：Q=I2Rt（适用于所有电路）（3）简单介绍产生焦耳热的原因：金属中自由电子在电场力作用下定向移动，由于电场做功，电子动能增加，但不断地与晶格（原子核点阵）碰撞，不断把能量传给晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧，从而温度高。

3．热功率（1）定义：点位时间内的发热量（2）表达式：P=Q/t=I2R（电功Q= I2Rt对所有电路中电阻的生热都适用，所以热功率也适用于所有电路）4．应用（1）在纯电阻电路中的应用注意：欧姆定律U=IR只适用于纯电阻电路（2）在非纯电阻电路中的应用W=Q+ W其他P=P电+P其他(3) 非纯电阻电路中的电功和电功率（以含电动机电路为例）非纯电阻电路中，电能与其他形式能转化的关系非常关键。

以电动机为例，电动机电路如图所示，电动机两端电压为U，通过电动机电流为I，电动机线圈电阻为R，则电流做功或电动机消耗的总电能为W=IUt，电动机线圈电阻生热Q=I2R0t，电动机还对外做功，把电能转化为机械能，W'=W—Q=IUt-I2R0t，W'是电动机输出的机械能。

这是一个非纯电阻电路，可满足U=IR0，且W'＞0，则有U＞IR0。

一类：电热器1．下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息。

经分析得知，电热饮水机有加热和保温两种工作状态，当S闭合、S0断开时，饮水机处于保温状态，当S、S0同时闭合时，饮水机处于加热状态，求：（1）电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流。

（计算结果保留两位小数）（2）电热饮水机保温2h产生的热量？（3）电阻R1的阻值。

二类：含有电动机（非纯电阻电路）1．电吹风是现代家庭的常用电器。

如图甲所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M 是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如图乙所示。

（1）当只闭合S1时，电吹风正常工作1min消耗的电能是多少焦？（2）当同时闭合S1、S2时，电吹风正常工作。

通过R的电流为多大？（3）当电吹风正常工作并且吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少？2．如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。

现有一台电动机，当电动机两端加220 V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。

问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？（2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少？（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少？热水箱容量 2 L额定电压220 V加热时的功率400 W保温时的功率40 W三类：物质吸热（一）1．微波炉是一种清洁卫生无污染，效率较高的家用电器．某微波炉的铭牌如下表所示．将体积为275mL 、初温是20℃的水放入该微波炉中用最大功率加热1min ，取出后测得水温是40℃．若水的比热容为4.2×103J/(kg ·℃)．求：（1）微波炉加热时，电路中的电流是多少？（2）加热过程中消耗的电能是多少？ （3）加热过程中，水吸收的热量是多少？（二）1．太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10m 高的屋顶上，现需要初温为10℃的100kg 的水，加热到60℃，则 （1）把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？ （2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？（3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热（加热功率1500w ），若不计热损失，加热这些水需要多少时间？[g=10N/kg C 水=4.2×103J/kg ·℃]（三）1．李佳同学家里的电热饮水机有加热加保温两种状态，这两种状态轮流工作，完全由温控开关S 0自动控制：当胆内水的温度被加热到90℃时，加热状态就停止而进入保温状态；当胆内水的温度降到60℃时，加热状态就启动。

如图是该饮水机的电路原理图。

李佳同学通过观察还发现：当胆内装有1kg 水时，饮水机的加热状态每次只启动5min 就停止。

问：（1）温控开关S0在何种状态（断开或闭合）时，饮水机处在保温状态？这时饮水机的电功率是多少？（2）在加热状态中，饮水机把电能转化为水的内能的效率是多少？[已知水的比热容为4.2×103J/（kg ·℃）]防触电保护类型1类 额定容积20L型号NN —S313WF 电源频率50Hz 额定电压220V 质量12kg 最大功率1100W课后作业1、（一类：电热器）如图所示的电饭煲，内部有两条电阻丝，每条电阻丝的阻值都为110Ω（电阻丝的阻值恒定不变）。

电饭煲的额定功率从大到小有高、中、低三挡，额定电压是220V。

把电饭煲接在220V的电源上，求：（1）把电饭煲的额定功率打到中档时，内部是一条电阻丝接入电路，通过它的电流多大？（2）把电饭煲的额定功率打到低挡时，内部是两条电阻丝串联接入电路，电饭煲的电功率多大？（3）电饭煲在中档和低档相同时间产生的电热之比是多少？（三类：物质吸热）（一）2、一天，厂家正在为一种新型电热水壶做宣传。

只见宣传广告上写道“HR型电热水壶效率高、省时、省电，功率仅为700W，烧开一壶水仅需5min……是现代家庭必不可少的节能饮水器具”。

过路的小军买了一个这样的电热水壶，壶身上标有“2.5L”字样。

回家后灌满水通上电，果然5min多点就把一壶水烧开了！己知水的密度是1.0×103kg/m3，水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，试计算并回答：（1）这壶水的质量是多少？（2）这壶水从20℃到烧开，需要吸收多少热量？（3）通过计算说明该广告是否可信。

（4）你认为不法厂商最可能从电热水壶的哪项指标上做虚假宣传？为什么？3．如图所示是小明家的电热水壶及铭牌，他用该电热水壶将1.5 kg的水从20℃加热到100℃。

（1）水吸收的热量是多少？[c=4.2×103 J/(kg·℃)]水（2）若电热水壶正常工作，且产生的热量全部被水吸收，需要加热多长时间？（3）若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间，可能的原因有哪些？（写出两种）（二）2．森林是一巨大的天然“氧吧”，因为绿色植物在光合作用下可以放出大量的氧气．小明同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一脸盆装6kg的水[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]，水面的表面积为0.1m2，经太阳垂直照射15min，温度升高了1℃．请计算：（1）实验时6kg的水吸收了多少热量？（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相等，每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？（3）100m3绿地每秒可以放出多少升的氧气？（设绿色植物在光合作用下每吸收103J 的太阳能可以放出0.05L的氧气）3．太阳能是一种理想的绿色能源。

李刚家最近安装了一台太阳能、电能两用热水器，如图所示。

请回答下列问题：（1）设水箱可装水80kg，在一般的光照条件下，一满箱20℃的水到傍晚时，水温可达到55℃，则水吸收的热量是多少？相当于多少立方米的煤气完全燃烧放出的热=4.2×103 J/(kg·℃)；煤气的热值约4×107J/m3]量？[c水（2）在阴雨连绵的天气里，水箱中的水需要用电加热器来加热。

若该电加热器规格为“220V 1.8kW”，要使满箱水同样从20℃升高到55℃，电加热器至少需要正常工作多少时间？。