学习任务二 焦耳定律
1.内容:电流通过导体产生的热量跟的二次方成正比,跟导体的成正比,跟成正比。
2.公式:。其中,Q表示热量,I表示电流,R表示电阻,t表示通电时间。
3.电功与电热的关系
(1)在纯电阻电路中,电能全部转化为,因此电流产生的热量Q等于消耗的电能W,即Q=W=。
(2)电动机转动时,电能大部分转化为能,因此电流所产生的热量Q消耗的电能W,即QW。

1.电流 电阻 通电时间
2.$Q=I^2Rt$
3.(1)内能 $UIt$ (2)机械 小于 $＜$

例3 玩具电动车工作时主要将电能转化为能；某玩具电动车工作时，电动机两端的电压为3 V，通过线圈的电流为2 A，线圈的电阻为0.5 Ω，则通电100 s消耗的电能为J，线圈产生的热量是J。

机械 600 200

例4 如图所示，电源电压保持不变，两个电阻器的电阻分别为$R_1=2\ \Omega$，$R_2=4\ \Omega$，闭合开关S，电流表$A_1$的示数为2 A。求：
(1)电源电压。
(2)通电1 min电阻分别为$R_1$、$R_2$的电阻器产生的热量。
(3)电流表$A_2$的示数。
(4)整个电路通电100 s所消耗的电能。

解 由电路图可知,闭合开关 S,两电阻器并联,电流表$A_1$测量通过电阻为$R_1$的电阻器的电流,电流表$A_2$测量通过电阻为$R_2$的电阻器的电流。
(1)由$I=\frac{U}{R}$可得,电阻为$R_1$的电阻器两端的电压$U_1=I_1R_1=2\ \mathrm{A} × 2\ \Omega =4\ \mathrm{V}$。
根据并联电路电压规律可得,电源电压$U=U_2=U_1=4\ \mathrm{V}$。
(2)电阻为$R_1$的电阻器通电1 min产生的热量$Q_1=I_1{}^2R_1t=(2\ \mathrm{A})^2 × 2\ \Omega × 60\ \mathrm{s}=480\ \mathrm{J}$。
电阻为$R_2$的电阻器通电1 min产生的热量$Q_2=\frac{U_2{}^2}{R_2}t=\frac{(4\ \mathrm{V})^2}{4\ \Omega } × 60\ \mathrm{s}=240\ \mathrm{J}$。
(3)通过电阻为$R_2$的电阻器的电流$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{4\ \mathrm{V}}{4\ \Omega }=1\ \mathrm{A}$,即电流表$A_2$的示数为1 A。
(4)干路的总电流$I=I_1+I_2=2\ \mathrm{A}+1\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{A}$。
整个电路通电100 s所消耗的电能$W=UIt'=4\ \mathrm{V} × 3\ \mathrm{A} × 100\ \mathrm{s}=1\ 200\ \mathrm{J}$。
答:(1)电源电压为4 V。
(2)通电1 min电阻分别为$R_1$、$R_2$的电阻器产生的热量是480 J、240 J。
(3)电流表$A_2$的示数为1 A。
(4)整个电路通电100 s所消耗的电能是1 200 J。