第3節電功與電熱第三章

恒定電流學習目標1.理解電能轉化為其他形式的能是通過電流做功來實現的，理解電流做功的實質。2.理解電功、電功率的概念，掌握焦耳定律，理解熱功率的概念。3.能理清電功和電熱的區別，能夠區分純電阻電路和非純電阻電路。4.了解身邊的電熱。現代生活隨處可見用電設備和用電器，例如電燈、電視機、電熱水壺、電動汽車等。你知道這些用電器中的能量是怎樣轉化的嗎？電流通過電水壺電能→內能電能轉化為其它形式的能途徑電流通過電動機電能→

機械能電流通過蓄電池電能→化學能電流做功電場力做功：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內通過這段電路任一橫截面的電荷量：q=It1.電功(1)自由電荷在電場力的作用下定向移動而形成電流，電場力對自由電荷做的功，稱為電功。(2)公式：如果電路兩端的電壓為U，電流為I，在時間t內電流做的功W＝UIt。(3)1kW·h＝3.6×106J。電功和電功率②從能的角度看，功是能量轉化的量度，電流做了多少功就有多少電能轉化為其他形式的能。①從力的角度看，電流做功實質上是導體中的恒定電場對自由電荷的電場力做功。電場力對電荷做功，電荷的電勢能減少，其他形式的能增加。（4）對電功的理解

(多選)有一內阻為4.4Ω的直流電動機和一盞標有“110V，60W”的燈泡串聯后接在電壓為220V的直流電源兩端，燈泡正常發光，則(

)A．直流電動機消耗的電功率為120WB．直流電動機的發熱功率為60WC．直流電動機消耗的電功率為60WD．電路消耗的總功率為120WCD功率為10W的發光二極管(LED燈)的亮度與功率為60W的白熾燈相當。根據國家節能戰略，普通白熾燈應逐步被淘汰。假設每戶家庭有兩只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，估算出全國一年節省的電能最接近（）A.7.3×108kW·h B.7.3×1010kW·hC.7.3×1011kW·h D.7.3×1013kW·hB浴室電熱水器結構圖電流通過電氣設備時，導體一般會產生一定的熱量，這就是電流的熱效應。電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關呢？與通過導體的電流、導體的電阻及通電時間有關。焦耳定律(1)內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。(2)公式：Q＝I2Rt。(3)單位：在國際單位制中，熱量Q的單位是焦耳J。(4)電熱的意義：電熱是電能轉化為內能的量度，用公式Q＝I2Rt計算。

熱功率電能

內能Q

W

=

指某段電路在某段時間內消耗的全部電能!R1.純電阻電路：只含有電阻的電路，把電能全部轉化為內能，如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉子被卡住的電動機也是純電阻器件；IUtI2Rt兩種電路

電能

內能和其它形式的能WW其+QIUt

I2Rt說明歐姆定律不適用于非純電阻電路！＞指轉化為內能的那部分電能!M2.非純電阻電路：含有電動機、電解槽、電源等其他能量轉換裝置的電路，非純電阻電路把電能轉化為內能和其它形式的能。

純電阻電路：

非純電阻電路：電功=電熱:W=

電功：W=IUt

電熱：Q=I2Rt電功率：P=IU

熱功率：P熱=I2R總結焦耳定律討論了電路中電能完全轉化為內能的情況，但是實際中有些電路除含有電阻外還含有其他負載，如電動機，下面我們以電動機為例，討論其能量轉化。沒有，不成立.因為電能只有部分轉化為機械能，另一部分轉化為內能。1.電流通過電動機做功，將電能全部轉化成機械能了嗎？即“P機＝P電”成立嗎？為什么？2.若電路中的電流為I，電動機線圈的電阻為R，則P熱等于什么？P熱＝I2RP電＝P機＋P熱3.電功率、熱功率和轉化為機械能的功率三者什么關系？1．輸入功率：電動機的總功率；P總＝UI2．輸出功率：電動機做有用功的功率；3．熱功率：電動機線圈上有電阻r，電流通過線圈時要發熱；P熱=I2r4．功率關系：P總＝P出＋P熱5．電動機的效率：

電動機的相關計算：(1)電熱Q＝I2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產生的焦耳熱。(

)(2)任何電路中的電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，且W＝Q。(

)(3)電功W＝UIt在任何電路中都適用，Q＝I2Rt只在純電阻電路中適用。(

)(4)電動機消耗的電能，一部分轉化為機械能，一部分轉化為線圈電阻產生的電熱。(

)×√√×如圖所示為直流電動機提升重物裝置，電動機的內阻一定，閉合開關K，當把它接入電壓為U1＝0.2V的電路時，電動機不轉，測得此時流過電動機的電流是I1＝0.5A；當把電動機接入電壓為U2＝4.0V的電路中，電動機正常工作且電動機勻速提升重物，工作電流是I2＝1.0A，求：(1)電動機線圈的電阻r；(2)當U2＝4.0V電動機正常工作時的輸出功率；(3)如果重物質量m＝1.0kg，當U2＝4.0V時電動機提升重物的速度大小是多少？(g取10m/s2答案(1)0.4Ω

(2)3.6W

(3)0.36m/s1.電熱流效應的應用如電飯鍋、電熨斗、電暖器等(如圖)都是利用電流的熱效應工作的。2.電流熱效應的危害如果插頭和插座之間接觸不良會迸出火花。在輸電線路中由于電熱降低了電能的傳輸效率，如果電流過大，散熱不好，還可能燒壞電線的絕緣層，引起漏電、觸電等事故。身邊的電熱(多選)室內有幾種用電器，1.0kW的電磁爐、150W的洗衣機、