知識(shí)講解電功和電熱焦耳定律電阻定律提高

1、電功和電熱、焦耳定律、電阻定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1理解電功和電功率，掌握電功和電功率的計(jì)算2知道焦耳定律的物理意義，掌握焦耳定律在生活中的應(yīng)用3從能量守恒和轉(zhuǎn)化理解電功和電熱的區(qū)別，知道純電阻電路和非純電阻電路.【要點(diǎn)梳理】知識(shí)點(diǎn)一、電功和電功率1電功(1)實(shí)質(zhì)：因電流是自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成的，電流做的功，實(shí)質(zhì)上是電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做的功(2)表達(dá)式：設(shè)加在一段電路兩端的電壓為，流過(guò)電路的電流強(qiáng)度為，則時(shí)間內(nèi)流過(guò)電路的電量.電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做的功.時(shí)間內(nèi)電流做功.表明：電流在一段電路上所做的功，跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時(shí)間成正比注意：電功適用于任何電路在純電阻電路中，由于，所

2、以在純電阻電路中的電功可表示為.(3)單位：在國(guó)際單位中功的單位是焦耳，符號(hào)為常見(jiàn)的電功單位還有(4)意義：電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，電流做了多少功，就表明有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即電功反映了電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少2電功率(1)定義：電流所做的功跟完成這些功所用時(shí)間的比值，叫做電功率(2)公式：計(jì)算電功率的普適公式為和，對(duì)于純電阻電路，計(jì)算電功率還可以用公式和.(3)單位：在國(guó)際單位制中的單位是瓦，符號(hào)為(4)意義：電功率表示電流做功的快慢要點(diǎn)詮釋：知識(shí)點(diǎn)二、焦耳定律1焦耳定律：(1)1841年，英國(guó)物理學(xué)家焦耳發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量（稱為焦耳熱）與電流 的平方、

3、導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律叫焦耳定律。 .焦耳定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。它的適用范圍很廣，純電阻電路、非純電阻電路在計(jì)算電熱時(shí)都用到它。(2)熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫做熱功率熱功率等于通電導(dǎo)體中電流的二次方與導(dǎo)體電阻的乘積 .(3)電功率與熱功率 對(duì)純電阻電路，電功率等于熱功率 即： .此時(shí)，可得 ,所以純電阻電路也可以說(shuō)是歐姆定律成立的電路對(duì)非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除熱能外其他形式的功率之和即： .此時(shí)，可得 ,所以，對(duì)非純電阻電路歐姆定律不成立.2電熱. 3熱功率的意義及計(jì)算知識(shí)點(diǎn)三、電功和電熱的比較對(duì)任何電路，電流做的功恒為；電流產(chǎn)生的熱恒為.1在純電阻電路中

4、，由于，因此，即電流做的功全部轉(zhuǎn)化為電熱2在非純電阻電路(像含有電動(dòng)機(jī)、電解槽的電路)中，電流做的功只有很少一部分轉(zhuǎn)化為電熱，絕大部分轉(zhuǎn)化成(機(jī)械能或化學(xué)能等)其他形式的能因此，即，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知，在非純電阻電路中滿足：電功電熱其他形式的能，即例如，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，額定電壓是，電阻是，在正常工作時(shí)通過(guò)的電流是，每秒鐘電流做的功為，而每秒鐘電流產(chǎn)生的熱為，可見(jiàn)，電功比電熱大得多其中為每秒鐘產(chǎn)生的機(jī)械能知識(shí)點(diǎn)四、電路中電功率和熱功率的計(jì)算方法1注意區(qū)別 “負(fù)載”“負(fù)荷”與“電阻”“負(fù)載”或“負(fù)荷”是對(duì)用電器功率特征的一種習(xí)慣稱謂通常說(shuō)“負(fù)載”或“負(fù)荷”大，是指用電器的功率大，并不是用電器的“

5、電阻”大在一般情況下，“負(fù)載”大的用電器電阻反而小如“與”的兩個(gè)燈泡，后者的功率大但電阻卻較小2注意區(qū)別純電阻電路與一般電路電路消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為電熱(內(nèi)能)的電路稱為純電阻電路，對(duì)純電阻電路有.要點(diǎn)詮釋：知識(shí)點(diǎn)五、電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化1電流做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；電熱器把電能轉(zhuǎn)化為熱能在真空中，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功時(shí)，減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能；在金屬導(dǎo)體中，在電場(chǎng)力作用下做加速運(yùn)動(dòng)的自由電子頻繁地與離子碰撞，把定向移動(dòng)的動(dòng)能傳給離子，使離子熱運(yùn)動(dòng)加劇，將電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2.電動(dòng)機(jī)的總功率（輸入功率）：總.3. 電

6、動(dòng)機(jī)的熱功率.4. 電動(dòng)機(jī)的輸出功率（機(jī)械功率）：.5. 電動(dòng)機(jī)的效率：.要點(diǎn)詮釋：知識(shí)點(diǎn)六、 電阻定義及意義1導(dǎo)體電阻的定義及單位 2物理意義要點(diǎn)詮釋：知識(shí)點(diǎn)七、 電阻定律1電阻定律的內(nèi)容及適用對(duì)象要點(diǎn)詮釋：要點(diǎn)詮釋： 2電阻率的意義及特性要點(diǎn)詮釋：【典型例題】類型一、純電阻電路功率分配與計(jì)算舉一反三：【變式2】【答案】ACD類型二、識(shí)別純電阻與非純電阻電路舉一反三：【總結(jié)升華】【變式2】【答案】(1) (2)【解析】類型三、根據(jù)銘牌和熱功率進(jìn)行計(jì)算一臺(tái)國(guó)產(chǎn)封閉型貯水式電熱水器的銘牌上所列的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示根據(jù)表中所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算出此電熱水器在額定電壓下處于加熱狀態(tài)時(shí)，通過(guò)電熱水器的

7、電流約為( )A. B C D【答案】A【解析】 由可知，該電熱水器在額定電壓下處于加熱狀態(tài)時(shí)的電流為：，故選項(xiàng)A正確舉一反三：【變式】下表列出了某品牌電動(dòng)自行車及所用電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械損耗若該車在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則() A.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為B電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為C該車獲得的牽引力為D該車受到的阻力為【答案】AD.【解析】，故A正確，故B錯(cuò)，故C錯(cuò)，D正確類型四、 電阻定律【答案】【解析】【總結(jié)升華】舉一反三：【變式1】直徑的細(xì)鉛絲通以的電流被熔斷，直徑的粗鉛絲通過(guò)的電流被熔斷，如果由長(zhǎng)度相同的根細(xì)鉛絲和一根粗鉛絲并聯(lián)為電路中的保險(xiǎn)絲，則通過(guò)（ ）電流時(shí)，電路斷開(kāi)

8、。A B C D 【答案】B【解析】由，即，由并聯(lián)知識(shí)可求出 ，并注意到若兩端加電壓，則超過(guò)了粗鉛絲的熔斷電流，所以并聯(lián)鉛絲兩端只能加電壓，可求出總電流值為.【總結(jié)升華】（1）了解熔斷電流即為最大電流；（2）本題要結(jié)合運(yùn)用串并聯(lián)電路知識(shí)和電阻定律來(lái)求解?！咀兪?】如圖所示，均勻的長(zhǎng)方形薄片合金電阻板，邊為，邊為，當(dāng)端點(diǎn)或接入電路時(shí)，是（ ） A B C D【答案】D【變式3】【答案】C類型五、由伏安曲線進(jìn)行分析計(jì)算【答案】【解析】【總結(jié)升華】舉一反三：【變式1】如圖所示，圖甲為一個(gè)電燈兩端電壓與通過(guò)它的電流的變化關(guān)系曲線由圖可知，兩者不成線性關(guān)系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故，參

9、考這條曲線回答下列問(wèn)題(不計(jì)電流表內(nèi)阻，線路提供電壓不變)：(1)若把三個(gè)這樣的電燈串聯(lián)后，接到電壓恒定為的電路上，求流過(guò)燈泡的電流和每個(gè)燈泡的電阻；(2)如圖乙所示，將兩個(gè)這樣的電燈并聯(lián)后再與的定值電阻串聯(lián)，接在電壓恒定為的電路上，求通過(guò)電流表的電流值以及每個(gè)燈的實(shí)際功率【答案】(1)；，(2)；.【解析】(1)由于三個(gè)電燈完全相同，所以每個(gè)電燈兩端的電壓為：，結(jié)合圖象可得當(dāng)時(shí)，.故每個(gè)電燈的電阻為：. (2)設(shè)此時(shí)電燈兩端的電壓為，流過(guò)每個(gè)電燈的電流為，由串聯(lián)電路的規(guī)律得.代入數(shù)據(jù)得.在圖甲上畫(huà)出此直線如圖所示可得到該直線與曲線的交點(diǎn)()，即流過(guò)電燈的電流為，則流過(guò)電流表的電流為.每個(gè)燈的

10、功率為：.例6兩盞額定電壓為的白熾燈和的特性曲線如圖所示，的額定功率約為_(kāi)；現(xiàn)將和串聯(lián)后接在的電源上，電源的內(nèi)阻忽略不計(jì)此時(shí)的實(shí)際功率約為_(kāi)【答案】 【解析】 本題考查的是曲線及額定功率和實(shí)際功率，關(guān)鍵是根據(jù)曲線找出額定電流和實(shí)際電流從伏安特性曲線可知，當(dāng)達(dá)到額定電壓時(shí)，通過(guò)的電流為，所以額定功率如果把與串聯(lián)接在的電源上，且，即，從圖象上可知，燈的實(shí)際功率 【總結(jié)升華】（1）本題中，燈泡的電阻在不同的電壓下阻值是不同的，所以不能用固定的電阻值來(lái)計(jì)算，這是易錯(cuò)點(diǎn)，也是難點(diǎn)（2）此類題目要注意從圖象中獲取信息，怎樣將這些信息與所求量的公式聯(lián)系起來(lái)，靈活求解，這需要具有較高的讀圖識(shí)圖能力。類型六、正

11、確理解電阻定律和歐姆定律例7下列說(shuō)法正確的是()A由知，一段導(dǎo)體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過(guò)它的電流成反比B比值反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，即電阻C導(dǎo)體中電流越大，導(dǎo)體電阻越小D由知，通過(guò)一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比【答案】BD【解析】 導(dǎo)體的電阻決于導(dǎo)體自身，與、無(wú)關(guān)，故A、C錯(cuò)誤；比值反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，是電阻的定義式，選項(xiàng)B正確；由歐姆定律可知，D項(xiàng)正確 舉一反三：【變式】在如圖所示的電路中，為電源電動(dòng)勢(shì)，為電源內(nèi)阻，和均為定值電阻，為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)觸點(diǎn)在端時(shí)合上開(kāi)關(guān)，此時(shí)三個(gè)電表、和的示數(shù)分別為、和，現(xiàn)將的滑動(dòng)觸點(diǎn)向端移動(dòng)，則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是（ ）

12、A. 增大，不變，增大 B. 減小，增大，減小C. 減小，不變，減小 D. 增大，減小，增大【答案】B【解析】電路結(jié)構(gòu)：、并聯(lián)后再與R3串聯(lián)，測(cè)通過(guò)的電流，測(cè)通過(guò)的電流，測(cè)路端電壓，的滑動(dòng)觸點(diǎn)由滑向，阻值減小，電路總電阻減小，則總電流增大；根據(jù)閉合電路歐姆定律知路端電壓，所以電壓表示數(shù)減??；兩端電壓，而，增大，所以減小，則減小，而，所以增大。類型七、電功電熱計(jì)算例8如圖所示為電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為，電路中的電流為，物體重，不計(jì)摩擦力，求： （1）電動(dòng)機(jī)線圈電阻上消耗的熱功率是多少？ （2）電動(dòng)機(jī)輸入功率和輸出功率各是多少？ （3）內(nèi)，可以把重物勻速提升多高？ （4）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率是多少？【答案】（1） （2） （3） （4）【解析】本題考查的是電動(dòng)機(jī)電路問(wèn)題，關(guān)鍵是區(qū)分電動(dòng)機(jī)的各種功率，并注意它們之間的聯(lián)系 （1）根據(jù)焦耳定律，熱功率 （2）電功率等于輸入電流與電動(dòng)機(jī)兩端電壓的乘積，輸出功率等于輸入功率減去發(fā)熱消耗的功率 （3）電動(dòng)機(jī)輸出的功率用來(lái)提升重物轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，在內(nèi)解得 （4）機(jī)械效