焦耳定律+电路中的能量转化高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

第二章电路及其应用第8节焦耳定律电路中的能量转化1理解电功的概念,理解电功的公式,能进行有关的计算.2理解电功率的概念和公式,能进行有关的计算.3理解焦耳定律和电路中的能量转化.教学目标用电器通电后,可以将电能转化成其他形式的能量,下面两个常见的用电器，请同学们说明其能量的转化情况.新课引入常见的用电器用电器把电能转化成其他形式能的过程,就是电流做功的过程.电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢?电场力做功就是W=qU=IUt

一段电路两端的电压为U,通过的电流为I,则在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量为q=It1．电功(1)定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功．(2)表达式：W＝qU＝UIt电流在一段电路中所做的功W等于这段电路中的电流I、电路两端的电压U、通电时间

t

三者的乘积．电功是电能转化为其他形式能的量度.(3)电功的作用：(4)电功的单位：焦耳(J)千瓦时(kW·h)1kW·h＝3.6×106J一、电功电功率

（电功率普适公式）电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．为什么用电器通电后会发热呢？电烙铁电熨斗在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能全部转化为内能。交流讨论：取暖器通电后，取暖器丝热得发红，而与取暖器丝相连的导线却不怎么热，为什么？因为，取暖器丝，电阻非常大。电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢?电流在这段电路中做的功W等于这段电路产生的热量Q，即Q=W=IUt由欧姆定律U=IR，得热量Q的表达式Q＝I2Rt1．焦耳定律．(1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．(2)表达式：Q＝I2Rt

（电热普适公式)(3)适用范围：Q＝I2Rt可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．(4)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．2．热功率．二、焦耳定律热功率电流通过导体发热的功率．热功率也是电能转化为内能的功率.(1)定义：(2)表达式

（热功率普适公式)你还能举例吗？电饭煲电熨斗电流的热效应在实际生产生活中有广泛的应用。生活应用：电热水器电暖气从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。设电动机消耗的功率为P电，电动机对外做功，输出的功率为P机，电动机工作时自身也有能量损失，对应的功率为P损，它们之间满足P电=P机+P损其中P电=UI,若只考虑线圈发热产生的能量损失，则有P损=P热电路中消耗的电功率一定等于热功率吗？交流讨论：三、电路中的能量转化（1）在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？Q外=I2Rt（2）在时间t

内，内电路中电流做功产生的热为多少？Q内=I2rt（3）电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？W=Eq＝EIt（4）根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？设电源电动势为E，内阻为

r，外电路的用电器都是纯电阻,阻值为R，闭合电路的电流为I。从能量转化方面考虑。设电源电动势为E，内阻为

r，外电路的用电器都是纯电阻,阻值为R，闭合电路的电流为I。从能量转化方面考虑。W=Q外+

Q内即

EIt=I2Rt＋I2rt根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和。EI=I2R＋I2r闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的体现。三、电路中的能量转化设电源电动势为E，内阻为

r，外电路的用电器都是纯电阻,阻值为R，闭合电路的电流为I。从能量转化方面考虑。W=Q外+

Q内即

EIt=I2Rt＋I2rt根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和。EI=I2R＋I2r发生短路时：EI=I2r，电源释放的能量全部在内电路中转化为内能，危险！容易损坏电源，甚至可能引起火灾。三、电路中的能量转化一、电功和电功率

1、电功:在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功。定义式：W=UIt

（适用于一切电路）

2、电功率:单位时间内电流所做的功叫做电功率。定义式：P=UI