4-3电功 电功率（褚佳琪）公开课.docx
课题第四章直流电路 第二节电功电功率2课时教 学 目 标知识目标1 . 了解电功和电功率的概念；2 .理解焦耳定律；3 .知道电流做功时能量的转化与守恒。能力目标1 .通过对电功的学习，能估算家庭的月耗电量；2 .通过对电功率的学习，会估算常用电器的电功率；3 .通过对焦耳定律的学习，能计算用电器产生的热量。情感目标1 .通过本节的学习，使学生意识到科学对技术进步和社会发展的影响；2 .通过本节的学习，增强环境保护和可持续发展的意识。课程思政通过讲解功率因素提高的意义及企业电气设备功率因素没有达到国家规 定的惩罚措施，引导学生做诚实守信的时代青年，弘扬中华民族传统美德， 践行社会主义核心价值观重占八、电功和电功率的概念；焦耳定律难点电功与热功的区别教具多媒体展示系统主要教学过程学生活动教 学 过 程 设 计一、引入课题用多媒体展示系统展示教材图4-22所示的家用电能表。提问：每个家庭每个月都依照上面显示的数字向供电局 缴纳电费。你知道这个电能表测量的是什么吗？（虽然学生在初中时学习过相关内容，但在实际应用时 又大多想不起来。大多数学生回答不出来。）引入课题：要想弄清这个问题，我们就要学习有关电功的知识一一 第三节电功电功率。二、电功在导体的两端加上电压，导体内就形成了电场。导体内观看图片学生思考 并尝试回 答板书 板书的电荷在电场力的作用下发生定向移动，电场力对电荷做了 功。我们把电路中电场力所做的功，叫作电流做的功，简称 电功。如果导体两端的电压为U,通过导体的电流为/,通电教师讲解时间为3则电流做的功卬为W= Ult电流流过一段电路时所做的功，等于这段电路两端的电 压、电路中的电流和通电的时间三者的乘积，其中W, U, I, f的SI单位分别是J、V、A、So日常生活中，常用的电功的单位还有kW.h （千瓦-时）， 即“度”。板书1 度=1 kW h = 3.6x106 j功是能量转化的量度，电流做功的过程实际上就是电能 转化成其他形式能的过程。例如，电流通过电炉时，电能转 化为热力学能；电流通过电动机时，大部分电能转化为机械 能，小部分电能转化为热力学能；电流通过电解槽时，电能 转化为化学能和热力学能。电流做功消耗的电能是由电源供 给的。电流流过电路时做了多少功，电源就提供了多少电能。 所以，家用电能表显示的就是家庭消耗的电能。（这部分内容 一定要讲清楚，这是为后面更好地理解焦耳定律打基础。）板书用多媒体展示系统展示教材图4-23o目前很多地区己经开始使用IC卡式电能表，如图所示。 安装了这种电能表的用户，需要到供电部门购买电能，购买 的电能值被“写”到IC卡上，将IC卡插入自家的电能表即 可使用相应的电能。电能用完后需要再去购买。学生观看用多媒体展示系统展示教材图4-24。还有一种新式电能表，靠内部的电子电路计算电能，读 数由液晶板显示。学生观看三、电功率电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫作电功板书率，通常用尸表示。即t将w=u代入上式，可得P=UI上式表明，一段电路上的电功率等于这段电路两端的电 压和电路中的电流的乘积。电功率的SI单位是W （瓦）：1 w = 1 J/s = 1 VA用多媒体展示系统展示教材图4-25o一般用电器的铭牌上都标明额定功率和额定电压，如图 所示。用电器只有以额定电压工作时才能达到额定功率。如 果把用电器接到高于它的额定电压的电路上，用电器消耗的 电功率会超过它的额定功率，就有被烧坏的危险；而接到低 于它的额定电压的电路上，它消耗的实际功率就比额定功率 小，如果电压过低，用电器也不能正常工作。所以，在把用 电器接入电路之前，必须注意电路实际电压与用电器的额定 电压是否一致。例题1有一个额定值为“1 kW, 220 V”的电暖器，正 常工作时的工作电流是多大？如果由于供电紧张，电压下降 到160V,它的实际功率将是多少？解根据电功率公式。=。人电暖器正常工作时的工作 电流为7 P 1（XX） A 一I = =A = 4.55 AU 220由部分电路的欧姆定律，电暖器的电阻为/? = =Q = 48.4Q1 4.55当把电暖器两端的电压为160 V时，电阻不变，根据欧姆定 律得八 U' 160 A 口 人I =A = 3.3I AR 48.4板书板书学生观看板书电暖器的实际功率是尸= U7 = 16()x3.31W = 530W四、焦耳定律电流通过导体时，导体要发热，这就是电流的热效应。 英国物理学家焦耳(18181889)通过实验得出这样的结论: 电流通过导体时产生的热量，等于电流的平方、导体的电阻 和通电时间三者的乘积。这就是焦耳定律c用公式表示为Q = I2Rt上式中。表示热量，/表示电流，R表示电阻，/表示时间，它 们的SI单位分别是J、A、Q、So如果电路中只含有电阻，即纯电阻电路，根据欧姆定律 U = IR,有Q = UIto在这种情况下，电流所做的功Uh跟产生的热量l2Rt是相等的，电能完全转化为电路的热 力学能。这时，计算电功也可以用下面的公式：W = I2Rt = t R如果不是纯电阻电路，例如电路中还包括电动机、电解 槽等用电器，那么，电能除有一部分转化为热力学能外，还 要转化为机械能、化学能等。这时电流所做的功总是大于它 所产生的热量，在这种情况下，欧姆定律不成立，就不能再用I2Rt或来计算电功。 R例题2 一台直流电动机，额定电压是220 V,线圈电阻 为1.0 Q,正常工作时通过的电流是5.0 A。求它的额定电功 率和工作1h电流做的功及产生的热量。解根据电功率的公式，可得电动机的额定电功率P= / = 220x5.0 W= l.lxlO3 W由电功和电功率的关系可知，lh内电流做的功W = Pt = 1.1x103x3.6x103 J = 4.0x106J板书板书板书板书由焦耳定律可知，lh内电流通过电动机产生的热量Q =I2Rt= 5.02IO3 J = 9.0x 104 J（由计算结果可以看出，电动机这种非纯电阻用电器， 电流所做的功远大于电流产生的热量，即大部分电能转化成 了机械能。）提问：大家知道为什么要用图压输电吗？（电能由发电厂中的发电机发出，沿着导线输送到几百 千米甚至几千千米之外。电流沿着导线流动时，能量会有损 失,主要损失是由电流的热效应引起的。由焦耳定律 可知，为了减少输送过程中电能的损失，一种方法是尽量减 小导线的电阻。由于输电距离不能改变，只能使用电阻率较 小的铜导线并使其横截面更大一些来减小电阻，但导线过粗 不但会消耗大量的金属材料，而且给架线带来困难。减小电 能损失的另一种方法是减小导线中的电流。由可知， 在输送电功率不变的前提下，要减小电流，必须提高电压。 所以，远距离输电大多采用高压输电。）学生思考 并尝试回 答小结电功电功率1 .电功导体内的电荷在电场力的作用下发生定向移动，因此电 场力做了功。这个功叫作电流做的功，简称电功。W= Ult2 .电功率电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫作电功 率。W P = =UI t3 .焦耳定律Q = l2Rt只有在纯电阻电路中，计算电功可以用下面的公式：回顾本节 知识；体会 思考方法； 感受情感 态度。J1W = I2Rt = t R
