电功与电热高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第三章恒定电流3.3电功与电热电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程。消耗了多少电能，电流就做了多少功。在生产生活中，电灯把电能转化为光能，电动机把电能转化为动能，电热器把电能转化为内能…，电能如何转化为其他形式的能的呢？电功和电功率1.电功(1)自由电荷在电场力的作用下定向移动而形成电流，电场力对自由电荷做的功，称为电功。(2)公式：如果电路两端的电压为U，电流为I，在时间t内电流做的功W＝UIt。(3)1kW·h＝3.6×106J。

1.(来自教材改编)功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，普通白炽灯应逐步被淘汰。假设每户家庭有两只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近A.7.3×108kW·h B.7.3×1010kW·hC.7.3×1011kW·h D.7.3×1013kW·h√2.(2023·福建三明一中高二期中)一只灯泡标有“220V,110W”字样，将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有A.灯泡的实际功率为110WB.灯泡的实际功率为55WC.通过灯泡的电流为0.5AD.通过灯泡的电流为额定工作电流的√浴室电热水器结构图电流通过电气设备时，导体一般会产生一定的热量，这就是电流的热效应。电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关呢？与通过导体的电流、导体的电阻及通电时间有关。焦耳定律焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)公式：Q＝I2Rt。(3)单位：在国际单位制中，热量Q的单位是焦耳J。(4)电热的意义：电热是电能转化为内能的量度，用公式Q＝I2Rt计算。

热功率焦耳定律讨论了电路中电能完全转化为内能的情况，但是实际中有些电路除含有电阻外还含有其他负载，如电动机，下面我们以电动机为例，讨论其能量转化。没有，不成立.因为电能只有部分转化为机械能，另一部分转化为内能。1.电流通过电动机做功，将电能全部转化成机械能了吗？即“P机＝P电”成立吗？为什么？2.若电路中的电流为I，电动机线圈的电阻为R，则P热等于什么？P热＝I2RP电＝P机＋P热3.电功率、热功率和转化为机械能的功率三者什么关系？纯电阻：

电能

→

内能非纯电阻：电能

→

内能

+

其它形式的能Q=I2RtW=UIt=WW-QQUItI2Rt＞电功率=热功率：P=P热

=UI=I2R电功率：P=UI热功率：P热=I2R其它形式功率：P其它=UI-I2R说明：欧姆定律适用于纯电阻！注意：欧姆定律不适用于非纯电阻！RM(1)电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI。(2)电动机的发热功率：P热＝I2R。(3)电动机的输出功率(机械功率)P机＝P总－P热＝UI－I2R。电动机的简单模型及其功率、效率(1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。(

)(2)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(

)(3)电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用。(

)(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。(

)×√√×3.(2023·福建福州市高二期中)如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为U1＝0.2V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I1＝0.5A；当把电动机接入电压为U2＝4.0V的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是I2＝1.0A，求：(1)电动机线圈的电阻r；(2)当U2＝4.0V电动机正常工作时的输出功率；(3)如果重物质量m＝1.0kg，当U2＝4.0V时电动机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/s电动机做功往往视为非纯电阻电路问题，但如果电风扇通电后由于某种原因被卡住，导致扇叶不转动，此时电动机做功视为纯电阻电路问题。4.(2022·河北行唐启明中学月考)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12V，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5A，且电动机的内阻rM＝1Ω；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4A，且电解槽内阻rA＝2Ω。求：(1)电炉丝的电阻及发热功率；(2)电动机的机械效率；(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。答案(1)2Ω

72W

(2)58.3%

(3)16W纯电阻电路与非纯电阻电路的比较比较项目纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件，如电阻、电炉丝、小灯泡电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器，如电动机、电解槽欧姆定律能量转化电能全部转化为内能：电能转化为内能和其他形式的能：

W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋E其他功率特点电功率等于热功率：电功率等于热功率与其他功率之和：P电＝UIP热＝I2RP电＝P热＋P其他1.电热流效应的应用如电饭锅、电熨斗、电暖器等(如图)都是利用电流的热效应工作的。2.电流热效应的危害如果插头和插座之间接触不良会迸出火花。在输电线路中由于电热降低了电能的传输效率，如果电流过大，散热不好，还可能烧坏电线的绝缘层，引起漏电、触电等事故。身边的电热5.(多选)(2022·福建三明市高二检测)室内有几种用电器，1.0kW的电磁炉