在下冊第十章《機械能及其轉化》中，學習了物體才能對外做功，表示這個物體具有能量，使我們認識了機械能。
比如，飛行的客機具有動能和勢能，或則說客機具有機械能。
干電板、蓄電瓶也存儲了能量，這些能量稱作電能。
干電瓶
蓄電瓶
化學學中能量是指才能做功的物體所具有的量，做功指的是這個物體消耗的能量，功是評判能量大小的根據，因而學習中要注意功和能的區別。
物體做功消耗機械能，電壓也能做功消耗電能。
知識點三：電功
后面我們曉得力可以做功，其公式為：W=Fs，曉得力的大小與物體在力的方向上聯通的距離就可以求出功的大小。
電壓做的功叫電功，右圖中電流正在通過電動機做功，這一過程中電能轉化為機械能。雖然不僅僅是電動機，象電燈通電發光也是電壓在做功，這個過程中電能轉化為光能，所有用家電都是借助電能來做功的，用家電消耗多少電能，電壓就做多少功，同時轉化為多少其它方式的能。
1．電能轉化為其他方式的能的過程就是電壓做功的過程。有多少電能發生了轉化就說電壓做了多少功。
2．估算電壓做的功：
在家庭里，電壓做了多少功可以通過電能表來讀下來，但在我們中學的實驗室里，想曉得電壓做多少功，我們就要研究電壓做功多少與哪些有關系。
研究表明：電壓做功的多少跟電壓的大小、電壓的高低、通電時間的長短都有關系。
在實驗室里檢測小燈泡消耗的電壓不可能用電能表，只能用公式來估算：
公式：W=UIt
W——焦（J）
U——伏（V）
I——安（A）
t——秒（s）
針對純內阻電路(關于純內阻電路在焦耳定理一節里有詳盡述說)，結合歐姆定理的推論公式有：
1.電功
在數學學中，把電壓所做的功稱作電功。
這么，電壓怎么做功呢？請看下邊的反例。
●電能轉化為機械能
如右圖所示：
將小電動機、電壓表、電流表、變阻器、電池、開關等器材用導線連成電路。
閉合開關,通電一段時間,觀察砝碼高度的變化
電路中有了電壓,電動機就可以提起重物。
在電動機提起重物的過程中,重物的重力勢能降低,也就是機械能降低。
這是電壓在做功,電動機把電能轉化為機械能.
實驗說明：
電壓做功的過程，就是電能轉化為機械能的過程。
●電能轉化為熱能
電壓在通過電熱水壺，把電能轉化為熱能。
電熱水壺電壓做功的過程，就是電能轉化為熱能的過程。
●電能轉化為機械能和熱能
電壓在通過電電吹風，把電能轉化為機械能和熱能。
電吹風電壓做功的過程，就是電能轉化為機械能和熱能的過程。
●電能轉化為熱能和光能
電壓在通過電浴霸，把電能轉化為熱能光能。
浴霸電壓做功的過程，就是電能轉化為熱能和光能的過程。
以上事實說明：
（1）電壓做功的過程,實際就是電能轉化為其他方式的能的過程。
（2）電壓做了多少功,就有多少電能轉化為多少其他方式的能。
2.用家電
把電能轉化為其他方式能的裝置稱作用家電。
最常見的家用家電就是用家電的一些種類，例如洗衣機、電烤爐、電視機、微波爐……
3.影響電功的誘因
【認真讀圖】
在右圖中,砝碼被提高得越高,電壓做功越多，消耗的電能也就越多。
保持相同的通電時間,分別用不同大小的電流、電流將砝碼提起,瞧瞧電壓做功多少跟電流、電流的關系。
?由實驗結果可知:
在通電時間相同的情況下,電流越大,電壓越大,砝碼被提高得越高,電壓做的功就越多。
?研究表明:
電壓所做的功跟電流、電流和通電時間成反比。
?電功的公式：
電功與電流、電流、通電時間的關系可用公式表示為：
W=Ult
?符號的意義及單位：
W——電功——焦耳(J)
U——電壓——伏特(V）
I——電流——安培(A)
t——時間——秒(s)
4.電功的估算
【視頻】
視頻反省：
（1）電壓做功轉化為多種其他方式的能，視頻僅舉幾例說明。
（2）電瓶存儲的電能多少可用W=UIt統一單位后算出。
（3）電功公式：W=UIt是實驗得出的公式，估算電功用其他推論公式得到的結果相同，可按照自己基礎選定公式。
5.電瓶存儲電能的估算方式
電功是用家電把電能轉化為其他方式能的多少，這個過程消耗了電源的能量，所以用電功公式可以估算出電瓶存儲電能的多少。
例題：
如右圖手機電瓶標號：3.7V，借助這組數據算出這款手機電瓶的容量。
手機工作電流：U=3,7V，
電壓：I==1.35A,
時間：t=1h=3600s
按照電功公式:
W=UIt=3,7V×1.35A×3600s
=
按照這一數據可大概判定出手機待機時間長短。
也可以用電功公式算出電動車所配電池存儲電能的多少，來判定電列車的續航能力。
下面這幅圖朋友們其實還很熟悉，這是我們在學習功率一節內容時，比較物體做功快慢的圖例。
我們曉得，比較物體做功快慢用功率表示，也就是把物體在單位時間內所做的功稱作功率。
用公式表示為：P=W/t
與物體做功快慢類似，電壓做功也有快有慢，不同大小的用家電在相同時間內做的功不同，電功率也就不同。
白熾燈節能燈小燈泡
白熾燈、節能燈、實驗室的小燈泡，正常工作相同時間做的功不同，電功率也不同。
知識點一：電功率的定義與單位
一．數學意義：表示電壓做功的快慢。用字母P表示。
在意義、定義、公式方面與這兒的電功率與我們在八年級的時侯學習過機械功的功率沒有哪些區別。
二．單位：瓦特，簡稱瓦，符號是W。
常用單位：1kW=10３W
若果某臺家電的功率是1000瓦特，可以表示為：
P=1000W
三．定義：假如在t如此長的時間內電壓做功為W，這么，電功率P就是：
W——焦耳（J）
t——秒（s）
P——瓦特（W）
注意這兒的W與公式中的W意義是不同的，一個表示數學量，一個表示單位，不要混為一談。如同我們曾經學習速率時，也遇見過這些情況：S表示路程這個數學量，也表示時間的單位。
假如某臺家電的功率是500瓦特（可以表示為：P=500W），也就是500焦耳/秒，意思是：每1秒電壓做功500焦耳，或則說這臺家電每1秒消耗500焦耳電能。
又由于W=UIt，代入
P=W/t（1），
得：P=UI（2）
P——瓦特（W）
U——伏特（V）
關于（1）、（2）這兩個公式，我們之后就會常常用到。
四、千瓦時的由來：
按照前面的公式變型估算：1千瓦時可以看作功率為1kW的用家電使用1h所消耗的電能。
1.電功率的概念：
在熱學中，把電壓做功的快慢稱作電功率。
電功率等于電功與時間之比.
即：電功率=電功/時間.
2.公式：
用公式表示：P=W/t——變式W=Ptt=W/P
電功率公式：
由電功公式：W=UIt和電功率公式：P=W/t可以推導入電功率的另一個公式，推論過程為：
P=W/t=UIt/t=UI所以得出電功率公式：
P=UI
即：電功率=電流x電壓
從這個關系公式中不難看出，假如我們測出用家電的電流和電壓，能夠求出用家電的電功率。
因為P=UI和歐姆定理I=U/R及變式U=IR這么可以得出下邊兩個多項式。（請在電腦上推論一下，感受多項式的意義）
P=I2RP=U2/R
這兩個推論式也是估算電功率常用的算式。
應用估算
估算電功率的多項式P=I2R和P=U2/R是依照歐姆定理和電功率公式P=UI推論的多項式，它們易于純內阻電路，對于熱學估算和電路剖析應用很便捷。
3.單位：
國際單位也與機械功率一樣：
W——電功——焦耳（J）
t——時間——秒（s）·
P——電功率——瓦特（W）
常用單位：千瓦（KW）
換算關系：1KW=103W
公式中數學量的單位：
I——電流——安培（A）
U——電壓——伏特（V）
R——電阻——歐姆（Ω）
P——電功率——瓦特（W）
4.單位“W”的數學意義
比如：某用家電標牌標有“100W”字樣，表示這個用家電在正常工作時，每秒做100焦的功。
典型例題
小明研究發覺，他買的一臺電動賽車是由兩節相串聯的干電瓶給一個馬達供電來驅動的，他用儀器檢測賽車運行時通過馬達的電壓是0.2A，求：
（1）賽車上的小馬達工作時的電功率是多少？
（2）賽車行駛10分鐘，電壓要做多少功？
【解析】：兩節串聯干電瓶的電流為3V
方式一：（1）P=UI=3V×0.2A=0.6W
（2）t=10min=600s
W=Pt=0.6W×600s=360J
技巧二：（2）t=10min=600s
W=UIt=3V×0.2A×600s=360J
（1）P=W/t=360J÷600s=0.6W
【答案】：0.6W360J
典型例題
小明觀察到他家的電水壺正常工作時的電功率是2.2KW，燒開一壺水在3分鐘，須要消耗多少電？已知家庭電路的電流是220V，這么通過電水壺的電壓是多少？其中的電熱絲的阻值是多少？
【解析】：3min=0.05h
W=Pt=2.2KW×0.05h=0.11kW·h
由公式P=UI變型得：
I=P/U=2200W÷220V=10A
R=U/I=220V÷10A=22Ω
【答案】：0.11kW·h10A22Ω
知識點三：實際功率與額定功率
既然燈泡的高度與用家電的電功率有關，這么問題來了：
1、如圖有兩只白熾燈，一個燈光上標有“22040”，另一個標有“22060”的字樣，哪些意思呢？
2、標60W的燈一定比標40W的更亮嗎？
原先，通常的用家電上都有類似這樣的標牌，這兒的“220”指的是它正常工作時的電流，也叫額定電流；“40”、“60”指的是正常工作時，兩電燈消耗電能的功率，也叫額定功率分別為40W、60W。若果兩燈都在220V的電流下工作，這么它們都能正常工作，60W的更亮一些，倘若不是在220V的電流下工作，這么誰亮，就要看它們的實際電功率那個大了。
用家電不一定總能正常工作，只有在額定電流下它能夠正常工作，他的電功率才剛好等于額定功率，但若果家電長時間不在額定電流下工作，將不能發揮其正常作用，假若電流嚴重偏離額定值，還有可能減短用家電的壽命，甚至頓時毀壞！
典型例題
小華用電流為4V的蓄電瓶和一個尺寸為“3V3W”的小燈泡組成電路,為了能使小燈泡正常發光,他設計了如圖所示的電路。求：
(1)小燈泡正常發光時的電壓;
(2)小燈泡正常發光1min消耗的電能;
(3)定值內阻的電阻。
【解析】：
(1)首先理解“3V3W”的涵義：正常工作時電流為3V；正常工作時的電功率為3W。所以正常工作的電壓為：I額=P額/U額=3W/3V=1A
(2)1min=60sW=Pt=3W×60s=180J
(3)因為電路是串聯的，要使電燈正常工作，內阻要分掉的電流為：
UR=4V-3V=1V；同時IR=I額=1A，
所以:R=UR/IR=1V/1A=1Ω
注意：之后再見到電燈、電爐等電熱器的標牌上的“**V**W”字樣時，都要曉得這兒告訴我們的是“兩明兩暗”四個信息：
兩明：正常工作的電流、正常工作時的電功率；
兩暗：我們可以按照“兩明”可以估算出這個用家電正常工作的電壓、再按照正常電流與正常電壓可以估算出用家電的阻值。
【知識回顧】
我們學習了歐姆定理I=U/R之后，應用歐姆定理的原理，用電流表測電流、用電壓表測電壓，就可以測出未知內阻Rx的電阻和小燈泡內阻與濕度的關系。
用電壓表和電流表測阻值的實驗電路被稱為“伏安法”電路，檢測方式被稱為“伏安法測內阻”。
右圖是俺們熟悉的實驗內容：
實驗器材
電路圖
實驗電路聯接
仔細想一想只要用電流表測出電流、用電壓表測出電壓，就可以按照I=U/R算出被測阻值的電阻.
假如用電流表測出電流、用電壓表測出電壓，按照P=UI能夠也用“伏安法”測出小燈泡的電功率呢？
實驗原理與電路設計：
原理：P=UI
電路設計：
滑動變阻器的作用：
1、保護電路，避免電壓過大；
2、改變燈泡兩端電流，實現對燈泡在不同電流下工作情況的研究，
注意：
1、電壓不要超過燈泡額定電流的1.2倍，以免毀壞。
2、在檢測小燈泡電功率的實驗中,不能將多次測得的電功率求平均值，由于不同的電流下，用家電的電功率是不一樣的。
3、在檢測小燈泡電功率的實驗中，閉合開關后燈不亮，不一定是小燈泡發生了故障或電路聯接出現錯誤，還有可能是滑動變阻器連入了最大電阻。這時應當觀察電流表或電壓表的示數情況。
4、不要誤覺得燈泡的額定功率越大，燈泡就越亮。燈泡的色溫決定于其實際功率，燈泡的實際功率越大，色溫越高。額定功率大的小燈泡在電流很低時，也有可能很暗。
視頻：[實驗]檢測小燈泡的電功率
（選擇音量橫屏看）
視頻反省：
1.當用家電實際電流等于額定電流時，實際功率等于額定功率，用家電正常工作。
2.當用家電實際電流小于額定電流時，實際功率小于額定功率，影響小燈泡使用壽命或燒毀。
3.當用家電實際電流大于額定電流時電功率與電壓電流的關系圖，實際功率大于額定功率，用家電不能正常工作。
知識點一：電壓的熱效應
電壓通過導體時電能轉化成內能，這個現象稱作電壓的熱效應。其實電壓通過導體時，有的電能絕大部份轉化為內能，例如各類電熱器；也有的大部份轉化為其它方式的能，有極少一部份電能會轉化為內能，如電動機。
但無論是哪種用家電總會由于通電而或多或少的形成熱量，焦耳定理就是拿來研究電路中電流通過任意用家電所形成熱量的。
視頻：探究電壓的熱效應
電壓的熱效應
我們每位家庭都有各類家用家電，電冰柜、洗衣機、電餅鐺、電飯煲、電熱水壺、電爐子等等。
其中電餅鐺、電飯煲、電熱水壺、電爐子與你冬天相隨的暖孩子原理相同電功率與電壓電流的關系圖，都是把電能轉化為熱能的裝置。
化學學中把電壓通過導體形成熱量的現象稱作電壓的熱效應。
常見借助電壓熱效應工作的設備一般稱為電熱器.諸如
電餅鐺燉鍋
電爐子電熱水壺
暖孩子
，時長11:28
【新課學習】
為了探究“電流通過導體時形成的熱量的多少與哪些誘因有關”，課本中設計了如右圖實驗裝置。
實驗剖析：
1.實驗中兩個燒杯中裝有等量的煤油，用體溫計顯示的示數表示熱量的多少，氣溫越高說明內阻絲形成的熱量越多。
2.探究熱量與阻值的關系
內阻絲RA、RB串聯后分別置于兩個燒杯中，因為通電時電壓相等，通電時間也相等，觀察比較不同阻值絲形成的熱量多少.
實驗發覺內阻越大的杯子體溫計的示數高.
實驗推論：
在電壓、通電時間相同時，內阻越大，形成的熱量越多。
實驗反省：
本實驗用到了兩個數學方式：
（1）.控制變量法
兩瓶都用同一種物質煤油；質量相等；內阻絲RA、RB串聯電壓相等，通電時間相等。
（2）.轉換法
用體溫計顯示的氣溫高低來說明電熱絲形成熱量的多少。
3.探究熱量與電壓的關系
一直用控制變量法，取同一個燒杯RB,通電時間相同，改變電壓的大小，觀察比較前后兩次體溫計示數的大小.
實驗發覺電壓大時體溫計的示數高.
實驗推論：
在通電時間和內阻相同時，電壓越大形成的熱量越多。
知識點二：焦耳定理
實驗表明：電壓通過導體形成的熱量跟電壓的二次方成反比，跟導體的阻值成反比，跟通電時間成反比。這就是焦耳定理。
公式：Q=I2Rt
單位：焦耳（J）
注意：
當電壓通過導體時，假若電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化成其他方式的能量，這么電壓形成的熱量Q就等于消耗的電能W，即
Q=W=Pt=UIt=I2Rt
如：電暖器，烤箱，電爐子等。
當風扇工作時，消耗的電能主要轉化為馬達的機械能：
電能=內能+機械能
在象電吊扇、電動機這樣的家電里W＞Q熱
此時：W=Pt=UIt①，Q=I2Rt②。①②兩式就不能連等了！
問題解答：
為何電爐子工作時，電爐絲熱得紅腫而聯接的導線幾乎不熱？
導線與電爐絲串聯電壓相等，通電時間也相等，因為導線的內阻很小，而內阻絲的內阻很大，在電壓、通電時間相同時，內阻越大，形成的熱量越多，所以導線幾乎不熱。
典型例題
一臺電爐其內部內阻絲的內阻R為43.08Ω，它與電源聯接的銅導線的總內阻r只有0.02Ω，把它接到220V的家庭電路中，一分鐘內電爐絲與導線上分別會形成多少熱量？
【解析】：導線與電爐是串聯的關系，所以其中的電壓為：I=U/R總=220V/(43.08Ω+0.02Ω)=5A,按照焦耳定理的公式得：
電爐形成的熱量：Q1=I2Rt=(5A)2×43.08Ω×60s=
導線上形成的熱量：Q2=I2rt=(5A)2×0.02Ω×60s=30J
從以上可以看出：電爐工作一會才會發燙，而聯接它的導線因為內阻太小，在導線上形成的熱量就極少，因而也說明，家庭電路中的導線應當使用銅導線，并且還要使用粗一些的導線才安全！
知識點三：電熱的借助與害處
電熱器的優點:清潔衛生，沒有環境污染，熱效率高，還可以便捷地控制和調節體溫。
好多情況下我們并不希望用家電形成太多熱量而導致體溫過低。如：電視機的后蓋有好多孔，為了通風散熱；筆記本運行時要用微型電扇及時散熱等等，這種做法就是為了防止電熱引起的害處。
焦耳定理：
電壓通過導體形成的熱量跟電壓的二次方成反比，跟導體的內阻成反比，跟通電時間成反比。這個規律叫焦耳定理。
公式：
1.實驗式：Q=I2Rt
2.推論式：
在純內阻電路中，電壓通過導體的電能全部轉化為熱能，這么電壓形成的熱量就等于消耗的電能，即Q=W=UIt
由于W=UItI=U/RU=IR所以W=I2Rt、W=U2t/R
又由于P=W/t所以W=Pt
純內阻電路估算電壓形成的熱量，依照題目要求可選用下述公式或變式：
Q=W=UIt=I2Rt=U2t/R=Pt
純內阻用家電
3.溫情提示：
在像電動機類的電路中，電能主要轉化為機械能，因為電動機的線圈也有阻值，不可防止形成熱能，所以W>Q=I2Rt不能用Q=UIt=Pt估算熱量.
非純內阻用家電
電動機輸入電能=機械能+熱能
即：W電=W機+W熱
（UIt=W機+I2Rt）
單位：