人教版高中物理选修3-1第二章第5节焦耳定律课件

(3)用电器的额定功率与实际功率。
二、焦耳定律
Q I 2Rt
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
热功率：单位时间内导体的发热功率
P Q I2R t
电流做功的实质：
电能转化为其他形式能量的过程
纯电阻电路
非纯电阻电路
纯电阻电路: 电能
W
指转化为 → 内能 内能的那
Q 部分电能!
指某段电路 在某段时间
UIt
=
I2Rt I=U/R
内消耗的全 部电能!
说明：欧
非纯电阻电路:
M
姆定律不 适用于非
电能 → 内能+其它形式纯的电能阻电
W
W-Q
路！
Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
纯电阻电路:
欧姆定律适用：I=U/R 电功 = 电热
W= Q = UIt =U2t/R =I2Rt
６．欧姆定律的适用条件
用微笑告诉别人，今天的我，比昨天更强。瀑布跨过险峻陡壁时，才显得格外雄伟壮观。勤奋可以弥补聪明的不足，但聪明无法弥补懒惰的缺陷。孤独是 每个强者必须经历的坎。有时候，坚持了你最不想干的事情之后，会得到你最想要的东西。生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。只有经历人生 的种种磨难，才能悟出人生的价值。没有比人更高的山，没有比脚更长的路学会坚强，做一只沙漠中永不哭泣的骆驼！一个人没有钱并不一定就穷，但没 有梦想那就穷定了。困难像弹簧，你强它就弱，你弱它就强。炫丽的彩虹，永远都在雨过天晴后。没有人能令你失望，除了你自己人生舞台的大幕随时都 可能拉开，关键是你愿意表演，还是选择躲避。能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双 脚也无法到达。有志者自有千计万计，无志者只感千难万难。我成功因为我志在成功！再冷的石头，坐上三年也会暖。平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 有福之人是那些抱有美好的企盼从而灵魂得到真正满足的人。如果我们都去做自己能力做得到的事，我们真会叫自己大吃一惊。只有不断找寻机会的人才 会及时把握机会。人之所以平凡，在于无法超越自己。无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。你可以选择这样的“三 心二意”：信心恒心决心；创意乐意。驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。如果一个人不知道他要驶向哪个码头， 那么任何风都不会是顺风。行动是理想最高贵的表达。你既然认准一条道路，何必去打听要走多久。勇气是控制恐惧心理，而不是心里毫无恐惧。不举步， 越不过栅栏；不迈腿，登不上高山。不知道明天干什么的人是不幸的！智者的梦再美，也不如愚人实干的脚印不要让安逸盗取我们的生命力。别人只能给 你指路，而不能帮你走路，自己的人生路，还需要自己走。勤奋可以弥补聪明的不足，但聪明无法弥补懒惰的缺陷。后悔是一种耗费精神的情绪，后悔是 比损失更大的损失，比错误更大的错误，所以，不要后悔！复杂的事情要简单做，简单的事情要认真做，认真的事情要重复做，重复的事情要创造性地做。 只有那些能耐心把简单事做得完美的人，才能获得做好困难事的本领。生活就像在飙车，越快越刺激，相反，越慢越枯燥无味。人生的含义是什么，是奋 斗。奋斗的动力是什么，是成功。决不能放弃，世界上没有失败，只有放弃。未跌过未识做人，不会哭未算幸运。人生就像赛跑，不在乎你是否第一个到 达终点，而在乎你有没有跑完全程。累了，就要休息，休息好了之后，把所的都忘掉，重新开始！人生苦短，行走在人生路上，总会有许多得失和起落。 人生离不开选择，少不了抉择，但选是累人的，择是费人的。坦然接受生活给你的馈赠吧，不管是好的还是坏的。现在很痛苦，等过阵子回头看看，会发 现其实那都不算事。要先把手放开，才抓得住精彩旳未来。可以爱，可以恨，不可以漫不经心。我比别人知道得多，不过是我知道自己的无知。你若不想 做，会找一个或无数个借口；你若想做，会想一个或无数个办法。见时间的离开，我在某年某月醒过来，飞过一片时间海，我们也常在爱情里受伤害。1、 只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。人生就像奔腾的江水，没有岛屿与暗礁，就难以激起美丽的浪花。别人能做到的事，我一定也能做到。不 要浪费你的生命，在你一定会后悔的地方上。逆境中，力挽狂澜使强者更强，随波逐流使弱者更弱。凉风把枫叶吹红，冷言让强者成熟。努力不不一定成 功，不努力一定不成功。永远不抱怨，一切靠自己。人生最大的改变就是去做自己害怕的事情。每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的 路。社会上要想分出层次，只有一个办法，那就是竞争，你必须努力，否则结局就是被压在社会的底层。后悔是一种耗费精神的情绪后悔是比损失更大的 损失，比错误更大的错误所以不要后悔。每个人都有潜在的能量，只是很容易:被习惯所掩盖，被时间所迷离,被惰性所消磨。与其临渊羡鱼，不如退而结网。 生命之灯因热情而点燃，生命之舟因拼搏而前行。世界会向那些有目标和远见的人让路。不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。骐骥一跃，不 能十步；驽马十驾，功在不舍。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。赚钱之道很多，但是 找不到赚钱的种子，便成不了事业家。最有效的资本是我们的信誉，它小时不停为我们工作。销售世界上第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成

当液体相同，质量 相等时，Q与Δt成正
比，也就能得出电 流与Δt的关系或者 电流的平方与Δt的 关系。
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实验数据展示
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第二章 恒定电流 第五节 焦耳定律
想想他们有什么共同点？
探讨几个用电器的能量转化情况
• a、电流流过电炉
→电能转化为热能。
• b、电流流过电解槽
→电能转化为化学能和热能
• c、电流流过电风扇
→电能转化为机械能和热能
一、电功和电功率
如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间
t内通过这段电路任一横截的电荷量q=
什么是纯电阻电路？
电能全部转化为内能如
白炽电灯、电炉、电热毯等
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只有部分电能转化为内能。 电路中含用电动机、电解槽等。
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小结：
• 1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表 达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的 全部电功和电功率。而W=I2Rt=U2t/R和 P=I2R=U2/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导 出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。

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结束
对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可 能UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。
对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电 阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。
比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－ IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，
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[即时应用]
结束
1．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过
的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生
的热量Q1∶Q2为
()
A．1∶1
B．2∶1
C．4∶1
D．8∶1
解析：两个导体的电阻阻值之比是2∶1，通过的电流之比是
2∶1，通电时间t相同，则产生的热量之比
常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？
提示：不同。“220 V 40 W”的白炽灯通电时将电能全部
转化为内能，而“220 V 40 W”的电动机，通电后消耗的
电能大部分转化为机械能，剩余的小部分才转化为内能。
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结束
知识点一 串、并联电路中电功率的分析与计算
1．串联电路 各部分电路电流I相同，根据P＝I2R， 各电阻上的电功率与电阻成正比
(2)滑动变阻器消耗的功率最小时电路总 R
，可知：RA＜RB，对于A电
路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110 V，B灯被烧 毁，A错误。
对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电 阻更小于RB，所以UB＞U并，B灯被烧毁，B错误。

答案：B
5．一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转 动，在线圈两端加电压为 0.3 V，电流为 0.3 A．松开转轴，在 线圈两端加电压为 2 V 时，电流为 0.8 A，电动机正常工作，求：
(1)该电动机正常工作时，输入的电功率； (2)电动机的机械功率； (3)若电机突然被卡住，求此时的热功率．
纯电阻电路
非纯电阻电路
能量转化
电流做功电能全部 转化为电热
电流做功电能除转化为内 能外还要转化为其他形式 的能
电阻、电炉丝、白炽 元件举例
灯等
电动机、电解槽等
2.电功与电热
不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用 W ＝UIt，电功率都用 P＝UI，热量都用 Q＝I2Rt，热功率都用 P ＝I2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路．
答案：C
要点 2|纯电阻电路电功和电功率的计算 1．电流通过纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能，如 电灯、电炉子、电烙铁，欧姆定律适用于纯电阻电路． 2．电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt＝UR2t； 电功率等于热功率，P 电＝P 热＝UI＝I2R＝UR2.
3．串、并联电路中的功率关系
串联电路
解析：(1)电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能， 其输入的电功率为 P 入＝I2U2＝0.8×2 W＝1.6 W.
(2)电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可 视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：
r＝UI11＝00..33 Ω＝1 Ω. 电动机的机械功率：P 机＝P 入－I22r＝1.6 W－0.82×1 W＝ 0.96 W. (3)此时电压 U3＝2 V，I3＝Ur3＝2 A，P 热＝U3I3＝4 W. 答案：(1)1.6 W (2)0.96 W (3)4 W

沉淀物
让部分不 溶的杂质 沉到水底。
不能去除悬浮 在水中及浮于 水面的固体物 质。
水的净化和纯化
吸附沉淀
向水中加入某些净水剂如明矾，利用明矾溶于水后生成的胶状
物对杂质进行吸附，使杂质沉降来达到净水的目的。
吸附悬浮物浑 水变澄清
水的净化和纯化
常用吸附剂：活性炭、明矾等.
吸附剂的作用是:除去可溶性杂质,颜色及异味. 木炭、活性炭具有吸附性。活性炭层不仅可以过滤掉不溶性杂 质，还可以利用它的强吸附性，吸附气体（色素）和可溶性杂 质，除去臭味。
人类离不开水
水的用途
人类离不开水
水的用途
1、工业上要用水洗涤、溶解、加热或冷却物质。
2、农业要用大量的水灌溉农田，它的用量占人 类消耗淡水总量的2/3多。
3、生活更离不开水，人们用水洗涤、烹饪、 解渴和美化家园。
人类拥有的水资源
我们生活在“水球”上
海洋水
湖泊水
地
河流水 总量：丰富
球
地下水
2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
例2：对计算任何用电器的电功率都适用的 公式是（ ）
Ａ．P I 2R Ｃ．P UI
Ｂ．P U 2 R
Ｄ．P W t
解析： 电功率计算的普通公式为P W UI t
用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁
等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解
在国际单位制中电功的单位是焦（J）， 常用单位有千瓦时（kW·h）.
1kW·h＝3.6×106J
2．电功率：单位时间内电流所做的功
P W UI t
（１）一段电路上的电功率P等于这段电路两 端的电压U和电路中电流I的乘积． （２）电功率表示电流做功的快慢．

P55. 2 、 3、 4
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R为5Ω，电热水器A的电阻RA为30 Ω。求电热水器A上的电思议 压和它消耗的功率。如果再并联一个电阻RB为40Ω的电热展评 水壶B，则电热水器和电热水壶消耗的功率各是多少？ 检评
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练“大习1小20：的V 顺四4W序个”排定，列值R这电B四、阻个R连D定的成值规图电格所阻为示，“并的1说0电V明路2理。W由”R。A。、请R按C 的消规耗格功为思 展 检 导率议 评 评 学
作业 首页
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练习3：电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的导学
加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图是电饭锅思议
的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电阻丝。
展评
（1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？检评
说明理由。
作业
（2）要使R2在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1与首页 R2的比值是多少？
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电功表达式：
导学 思议
W qU
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作业
q It
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电流在一段电路中所做的功，等于这段电路 两端的电压 U、电路中的电流 I、通电时间 t 三 者的乘积。
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电功率表达式：
导学 思议
PW
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t
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电流在一段电路中做功的功率 P 等于这段 电路两端的电压 U 与电流 I 的乘积。
第二章 恒定电流
作业
2020.10.02
主讲： 娄员俊
检评 展评
高二物理组
思议
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• 4．物理意义
• 表示电流做功的__快__慢_____。
• 5．用电器的额定功率和实际功率
• (1)额定功率：用电器长期正常工作时最的大__功_率_______， 也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消 耗的电功率。
• (2)实际功率：用电器实__际__工_作_____时消耗的电功率。 为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于 其额定功率。
由P＝UR2和已知条件可知，RA<RB。 对于A电路，由于RA<RB，所以UB>110V，B灯被烧毁， 两灯不能正常发光。 对于B电路，由于RB>RA，A灯又并联变阻器，并联电阻 要小于RB，所以UB>U并，B灯烧毁。
• 对 以于 可能C电U路A＝，UBB＝灯1与10变V，阻两器灯并可联以电正阻常可发能光等。于RA，所 • 比 －较 IB)C×、1D1两0，个而电D路电，路由中于变C阻电器路功中率变为阻(器IA＋功I率B)为×(1I1A0，
非纯电阻电路 W＝IUt Q＝I2Rt P＝UI P＝I2R
• [特别提醒]不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，
计算电功时都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI， 热量都可以用Q＝I2Rt，热功率都可以用P＝I2R，若
用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路。
• (福建师大附中2014～2015学年高二上学期期末)如
如 当图 开所 关S示断，开电时阻，R电1＝流20表Ω的，示电数动是机I绕1＝线0.电5A阻，R当2＝开10关ΩS，
合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电
流表的示数I和电路消耗的电功率P应是( )
• A．I＝1.5A B．I<1.5A
• C．P＝15W
D．P<15W

3、单位：焦(J) 千瓦时(kW· h).
1kW· h＝3.6×106J
二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢．
2、公式:
P =W/t=IU
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．
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
1kW＝103W
W Q W其它
课堂小结
作业布置
• 课本P55练习
1．纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为 目的如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯 泡等 电能全部转化为热能,电功等于电热
U2 2 W UIt t I Rt Q R
2．非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化 为热能以外的形式的能力为目的,发热不是目的, 而是难以避免的热能损失.例如电动机、电解槽、 给蓄电池充电等 电能一部分转化为热能,一部分转化为其它能 电功大于电热
第二章第5节
鹤山一中
第二章第5节
一、电功
1、定义：电场力(或电流)所做的功.
问题：一段电路两端的电压为U,通过的电 流为I,则在时间t内，电场力做功为多少？
一、电功
1、定义：电场力(或电流)所做的功.
2、公式:
W=IUt 电功普适公式
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．
白炽灯、电饭煲是如何利用电能的呢？
问题：一段电路两端通过的电流为I, 则在时间t内，这段电路发出的热量Q 为多少？
三、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: 3、热功率

问题
• 1.电功与电热是相同的概念吗？ • 2.电功和电热的数值总是相等吗？ 3 一根电阻丝，通过 2 C 电荷量所消耗的电 能是8 J．若在相同的时间内通过4 C的电荷 量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分 别是( ) • A．4 V 16 J B．8 V 16 J • C．4 V 32 J D．8 V 32
• （二）过程与方法 • 通过有关实例，让学生理解电流做功的过
程就是电能转化为其他形式能的过程。 • （三）情感态度与价值观 • 通过学习进一步体会能量守恒定律的普 遍性。
重点与难点：
重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：主要在学生对电路中的能量转 化关系缺乏感性认识，接受起来比较 困难。
上节课内容
• (2)热功率：单位时间内的发热量，即P＝ Q/t＝I2R。 • 思考并讨论：电路中电流对导体做的功是 否等于导体内产生的热量呢？
出现结果
• 一般认为，W＝IUt，又由欧姆定律，U＝ IR，所以得出W＝I2Rt，电流做这么多功， 所以，放流做功全部转化为内能增量？ 有无可能同时转化为其他形式能？ • ●什么电路中Q＝W？什么电路中W≠Q？ (W＞Q)？为什么？举实例 • ●欧姆定律I＝U/R及变形公式适用条件是 什么？为什么？
答案
• • • • 1 D 2(1) 5A (2)55ow (3)53kg
本节小结
• 比较UIt和I2Rt的区别和联系，从能的转化 与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻 电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路 中，电能全部转化为电热，故电功W等于电 热Q；在非纯电阻电路中，电能的一部分转 化为电热，另一部分转化为其他形式的能 (如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。
• • • •
特别提示

图2－5－1 答案：定向移动 电场力 It qU UIt
2．电流强度是2 A的恒定电流，通过阻值是100 Ω的纯电 阻，在5 min内消耗的电能是________焦耳。 解析：由Q＝I2Rt可得： Q＝22×100×5×60 J＝1.2×105 J。 答案：1.2×105
3．一台功率为400 W 的洗衣机，工作电压是220 V，连 续工作0.5 h，洗衣机的工作电流是________A，所消 耗的电能为________J。 解析：根据 P＝UI，洗衣机的工作电流 I＝UP＝420200 A＝
1．额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝ 40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏
电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图2
－5－2中的哪一个
()
图2－5－2
[审题指导] 解决此类问题时，应把握以下两点： (1)保证用电器正常工作。 (2)电压一定时，总电阻值最大，消耗总功率最小。
1.82 A，根据 W＝P·t，洗衣机所消耗的电能 W＝P·t＝
400×30×60 J＝7.2×105 J。 答案：1.82 7.2×105
1．电功 电路中保持持续电流的过程，就是静电力移动自由 电荷不断做功的过程。静电力做了多少功(也说电流做了 多少功)，就有多少电能转化为其他形式的能，因此说电 功是电能转化为其他形式的能的量度。
[答案] C
在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知 条件灵活选用公式，如用电器电流相同时，用 P＝I2R 比较， 若电压相同时用 P＝UR2比较，若电阻相同时，可根据 I 或 U 的关系比较。
1．纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电流通过导体时，电能全部转化为 内能的电路，如电炉、白炽灯等的电路。 (2)非纯电阻电路：电流通过导体时，仅有一部分电 能转化为内能的电路，如电动机等的电路。

• 例3、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电
路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是 0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常 工作，工作电流是1A。求：
• （1）电动机正常工作时的输出功率。 • （2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电
动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路 转子不转动时为纯电阻用电器）
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电功与电热
1、纯电阻电路：
W＝UIt＝I2Rt P＝UI＝I2R Q＝I2Rt＝UIt＝W
2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧 姆定律不再适用
电功 W＝UIt≠I2Rt 电功率 P＝UI≠I2R 电热 Q＝I2Rt≠UIt
• 例1、一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗
电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量， 则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这 段时间内消耗的电能E分别为 （ ）
• A．U＝4V B．U=8V • C．E＝16J D．E=32J
答案：BD
• 例2、图中虚线框内是一个未知电路，测得
它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之 间加上电压U，测得流过这电路的电流为I， 则未知电路的电功率一定是( )

［自学教材］ 1.电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、 电路中的和通电时间电t流三I者的乘积。 (2)公式：W＝IUt。 (3)国际单位：焦，符号：J。 (4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的在做功静。电力
(5)意义：电流做功的过程是转化为电其能他形式的能的过程，电 流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能。即 电功是转化为其他形电式能的能的量度。
设后来所加电压为 U2，产生的热量为 W2，则
I2＝qt2＝UR2
①
又 I1＝qt1＝UR1 ②
由①②得 U2＝qq12U1＝42×4 V＝8 V W2＝q2U2＝4×8 J＝32 J
答案：D
[自学教材] 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 成二正次比方，跟导体的及通电时间电成阻正比。 (2)公式：Q＝。 I2Rt (3)对应单位：1 J＝1 A2·Ω·s。 (4)适用范围：可求任何电路中的。 电热
＝UR
或
U I<R
纯电阻电路
非纯电阻电路
电流做功，电能全部转 电流做功，电能转化为
能量转 化为内能：W＝Q＝UIt 内 能 和 其 他 形 式 的 能
化形式 ＝I2Rt＝UR2t
量：电功 W＝UIt，电热 Q＝I2Rt，W＝Q＋W 其他
元件 电阻、电炉丝、白炽灯
举例
电动机、电解槽
2.电功与电热的区别与联系 (1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝UR2t P 电＝P 热＝UI＝I2R＝UR2。 (2)非纯电阻电路：电功 W＝UIt，电热 Q＝I2Rt，W＞Q；电功 率 P 电＝UI，热功率 P 热＝I2R，P 电＞P 热。
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