電功、電功率、焦耳定律
[學(xué)習難點]：電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系
[新 課 學(xué) 習]
自由電子在電場力的作用下會定向移動而做功，電場力做的功常常說成是電流所做的功，簡稱“電功”；而不同導(dǎo)體在相同電壓作用下電場力做功的快慢程度又是不同的，為了比較電場力做功的快慢，我們引入了“電功率”的概念；同時電流通過導(dǎo)體是會發(fā)熱的，我們把它叫“電熱”。那么以上這些物理量之間有何關(guān)系呢？下面我們共同來學(xué)習這些問題。
1、電功：電場力（或電流）所做的功。（1）定義式：W=qU=UIt（2）單位：焦耳（J）、千瓦時（kwh）。1kwh=3.6×106J2、電功率：電場力（或稱電流）做功的快慢。（1）定義式：P=W/t=UI（2）單位：瓦特（W）。
（3）熱功率：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率。 P=I2R（4）額定功率：用電器安全正常工作時消耗的功率。 實際功率：用電器在實際電壓下工作時消耗的功率。
P額是個定值，P實是個變值。 P額≥P實。
幾種常見家用電器的額定功率
（5）輸入功率：用電器輸入端的電壓與輸入電流之積。P=UI 輸出功率：用電器輸出端的電壓與輸出電流之積.
3、電熱：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。（1）大小——Q=I2Rt（2）單位：焦耳（J）
4、電功與電熱： （1）在純電阻電路中，電功等于電熱：W=Q。即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：UIt=I2Rt→U=IR，也即歐姆定律成立。此時有： UIt=I2Rt=（U2t/R）
（2）在非純電阻電路中，電功大于電熱：W＞Q。即電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為機械能、化學(xué)能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E其它＞I2Rt→U＞IR，也即歐姆定律不成立。
2、電流通過用電器做功的過程實際上是電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的過程。電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。
1、公式W=UIt和P=UI是電功和電功率的一般表達式，適用于任何用電器，它表示用電器消耗的全部電功和電功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R=U2/R則是前面兩公式與歐姆定律結(jié)合而導(dǎo)出的，它們實際上只適用于純電阻電路。
(1)千瓦時(kW·h)是電功的常用單位.1 kW·h＝3.6×106 J．( )(2)電流做功的過程中，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能．( )(3)電流通過用電器時，電流做的功越多，說明用電器的電功率越小( )
(4)電功率越大，電流做功一定越快．( )
(5)根據(jù)電功的公式和歐姆定律可以推導(dǎo)出電熱的公式，因此電功和電熱是完全相同的．( )
1．對電功的理解(1)從力的角度看，電流做功的實質(zhì)是電場力對自由電荷做功．(2)從能的角度看，電流做功過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，電功的大小量度了電能的減少量，標志著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少．(3)電功W＝UIt＝qU對任何電路都適用．
3．電熱和熱功率(1)電熱的計算公式為Q＝I2Rt.(2)熱功率的計算公式為P熱＝I2R.
4. 純電阻電路和非純電阻電路(1)電能全部轉(zhuǎn)化成電熱為純電阻電路，電能轉(zhuǎn)化成電熱和其他形式能為非純電阻電路．(2)非純電阻電路只能用Q＝I2Rt計算電熱，電功W＝UIt大于Q.(3)對于含有電動機的電路，電動機轉(zhuǎn)動時是非純電阻電路，電動機不轉(zhuǎn)時是純電阻電路．
例1．(多選)對電功及焦耳定律公式的理解正確的是(　　)A．焦耳定律適用于一切電路的焦耳熱的求解B．電功公式W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都適合于任何電路，因此W不一定等于QC．非純電阻電路中的電功可能等于焦耳熱D．電功的另一表達式W＝t適用于任何電路
　解析：任何電路的熱功以及焦耳熱的求解都可用焦耳定律求解，A正確；B選項中的兩個公式均適合于任何電路，但W不一定等于Q，B正確；在非純電阻電路中的電功一定大于焦耳熱，C錯誤；W＝t只適用于純電阻電路，D錯誤．
例2.額定電壓為220 V的電動機的線圈電阻為0.8 Ω，正常工作時，電動機每秒放出的熱量為1 280 J，則電動機正常工作時的電流為多大？每秒有多少焦的電能轉(zhuǎn)化成機械能？
答案：40 A　7 520 J
1．若不考慮溫度對電阻的影響，關(guān)于一個標有“220 V　40 W”字樣的燈泡，下列說法中錯誤的是(　　)A．接在110 V的線路上，燈泡的功率為20 WB．接在110 V的線路上，燈泡的功率為10 WC．接在220 V的線路上，燈泡的功率為40 WD．接在55 V的線路上，燈泡的功率為2.5 W
2．一根電阻絲，通過2 C電荷量所消耗的電能是8 J．若在相同的時間內(nèi)通過4 C的電荷量，則該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是(　　)A．4 V,16 J B．8 V,16 J C．4 V,32 J D．8 V,32 J
4.有一只電熨斗，內(nèi)部電路如圖 甲所示，其中M為旋鈕的內(nèi)部接線端子，旋鈕有“高”、“中”、“低”、“關(guān)”四個擋，每個擋內(nèi)部接線有如圖乙中所示的四種方式，下列判斷中正確的是(　　)
A．a(chǎn)方式為“高”擋 B．b方式為“低”擋C．c方式為“關(guān)”擋 D．d方式為“中”擋
5.如圖所示，兩個不同的工業(yè)用電烙鐵，其中甲的規(guī)格的“220 V,800 W”，乙的規(guī)格為“220 V，1 600 W”。則當兩電烙鐵分別接通，其通過的電流分別為I1＝0.4 A、I2＝0.2 A時，分別工作t1＝10 s、t2＝20 s后釋放的熱能為多少？
答案：96.8 J　24.2 J

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