结论:电功率。
(1)定义:单位时间内电流所做的功。
(2)表达式:P==IU(对任何电路都适用)。
(3)单位:瓦特(W),1 W=1 J/s。
【说明】电流做功的"快慢"与电流做功的"多少"不同。电流做功快,但做功不一定多;电流做功慢,但做功不一定少。
(4)额定功率和实际功率
额定功率:用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下的功率称额定功率。
实际功率:用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
【说明】最后应强调:推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者,这里W=IUt是电场力做功,是消耗的总电能,也是电能所转化的其他形式能量的总和。
[事件4]
教学任务:焦耳定律
师生活动:
思考并讨论:电流在通过导体时,导体要发热,电能转化为内能,这就是电流的热效应。那么,电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢?我们可以设计什么样的实验来验证我们的猜想呢?
学生猜想并讨论设计实验方案最后展示
观看实验视频加深印象
对焦耳定律进行公式推导,互相验证。
结论:
(1)焦耳定律:电流通过导体产生的热量,跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比
表达式:Q=I2Rt
(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?
可能出现的结果:学生一般认为,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,放出热量Q=W=I2Rt
这里有一个错误:Q=W,可通过问题引导学生思考并找出来:
●何以见得电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=及变形公式适用条件是什么?为什么?
参考答案:
(1)电流有可能转化为其他形式的能。如:电吹风、电解槽、电池。
(2)对纯电阻电路(只含白炽灯、电炉等电热器的电路)中电流做功完全用于产生热,电能转化为内能,故电功W=Q,这时W=Q=UIt=I2Rt;关于非纯电阻电路中的能量转化,电能除了转化为内能外,还转化为机械能、化学能等,这时W>Q,即W=Q+E其他或P=P热+P其他、UI=I2R+P其他。
(3)欧姆定律I=及变形公式适用条件是纯电阻电路。
【实验】如何用玩具小风扇验证电功率和热功率不相等?