选修3-1第二章第5节焦耳定律.ppt

5 焦耳定律,1电流做功的多少等于_转化为其他形式能的数量； 所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对_的 _在做功，电荷的_减少，其他形式的能在增 加；表达式为 W_.,2电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率，表达式,为 P_.,电能,自由电荷,静电力,电势能,IUt,IU,3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,_，跟导体的电阻及通电时间成_,(2)表达式：Q_.,4热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，表达式,为 P_.,正比,正比,I2Rt,I2R,5(双选)关于电功，下列说法中正确的有(,),AC,A电功的实质是电场力所做的功 B电功是电能转化为内能 C电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过 程 D电流通过电动机时的电功率和热功率相等,知识点 1 电功和电功率,水流可以做功，例如水流可以推动水轮机做功，电流也可 以做功吗？给小电动机通电，电动机转起来，可以把砝码提起 这个实验表明：电流是可以做功的这时，一方面电动机消耗 电能，同时砝码的机械能增加所以，在电流通过电动机做功 的过程中，电能转化为机械能大量实验结果证明：在通电时 间相同的情况下，电压越大，电流越大，砝码被提升得越高， 表示电流做的功越多如果保持电压和电流不变，通电时间越 长，砝码被提升得越高，电流做的功就越多,讨论： (1)电功 定义：_对电荷做的功，叫做电功 表达式：W_，这表示电流在一段 电路 中所做的 功等于这 段电路两 端的_ 、电路中的 _和_的乘积 单位：在国际单位制中，电功的单位是_，符号是 _常用单位是千瓦时 (kWh) ， 也称为“度 ”.1度,3.6106 J.,焦耳,J,电场力,qU,电压 U,IUt,电流 I,通电时间 t,(2)电功率 定义：_跟完成这些功_ 的比值叫做电功率 表达式：P_. 单位：在国际单位制中，电功率的单位是_，符号 是_,物理意义：表示电流做功的_,快慢,电流所做的功,所用时间,W t,IU,W,瓦特,1电功的理解,(1)从力的角度，电功的实质是电场力对电荷做功,(2)从能的角度，电功是电流通过一段电路时，电能转化为 其他形式能(电场能、机械能、化学能或内能等)的量度电流 做了多少功，表明有多少电能转化为其他形式的能 2公式的适用范围：WqUIUt 适用于任何电路,4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的最大功率，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,【例1】(双选)图 251 中 R14 ，R29 ，R318 ，,通电后(,),图 251 A经 R1 和 R3 的电流之比 I1I331 BR1 两端的电压和 R3 两端的电压之比 U1U349 C三个电阻消耗的电功率之比 P1P2P3212 D三个电阻消耗的电功率之比 P1P2P3221,解析：根据欧姆定律及并联电路的电压关系，可知通过电 阻 R2、R3 的电流 I2、I3 的关系为 I2I321，通过电阻R1 的 电流 I1I2I33I3，所以 I1I331，U1U323，A 正 确，B 错误；根据 PI2R，可得 P1P2P3221，C 错误， D 正确,答案：AD,【触类旁通】 1三个同样的电阻连接成如图 252 所示的电路，它们,),的额定功率均为 10 W，这个电路允许消耗的最大功率是( 图 252,A10 W,B15 W,C20 W,D30 W,B,知识点 2 焦耳定律,在纯电阻元件中电能完全转化成内能，如电炉、电熨斗、 电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等由纯电阻元件构成的电路叫做 纯电阻电路在非纯电阻元件中，电流做功除转化为内能外， 还转化为机械能、化学能等由非纯电阻元件构成的电路叫做 非纯电阻电路,讨论：,等于,IUt,大于,(1)在纯电阻电路中，电流所做的功_(填“大于”、 “小于”或“等于”)产生的电热，电热 Q_；而在非 纯电阻电路中，电流做功所消耗的电能除部分转化为内能外， 还要转化为机械能、化学能等此时，电功 W_(填“大 于”、“小于”或“等于”)电热 Q.,(2)设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为 R，通过的 电流为 I，试计算在时间 t 内电流通过此电阻产生的热量 Q.,根据欧姆定律可得加在电阻两端的电压为 UIR 在时间 t 内电流所做的功为 WIUtI2Rt,由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功 W 等于电热,Q，则 QI2Rt.,(2)热功率即为电能转化为内能的功率公式：,1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)表达式：QI2Rt.,(3)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为,内能,2热功率,(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率,3纯电阻电路和非纯电阻电路,【例 2】一台电风扇，内阻为 20 ，接上 220 V 电压后，,消耗功率 66 W，求：,(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？,(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化,为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？,(3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这 时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是 多少？,题后反思：(1)在非纯电阻电路中，只能用 WUIt 和 P UI 计算电功和电功率；用 QI2Rt 及 P热I2R 计算电热和热功 率,(2)对于含有电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻电,路，电动机不转时是纯电阻电路,【触类旁通】,2一电动机线圈的电阻为 1 ，线圈两端所加电压为 2 V,时，电流为 0.8 A，电动机正常工作,(1)在求电动机正常工作 1 min 所消耗的电能时，有以下两,种不同的解法：,解法一：WIUt0.8 A2 V60 s96 J 解法二：WI2Rt(0.8 A)21 60 s38.4 J 你认为哪种解法对，请作出判断并说明理由,(2)求电动机正常工作 1 min 所转化的机械能是多少？,解：(1)解法一对因为电动机工作时电能没有全部转化为 内能，而大部分转化为机械能解法二求出的是电动机工作时 产生的电热，只占所消耗电能的一部分,(2)电动机工作 1 min 消耗的电能为 WIUt0.8 A2 V60 s96 J 电动机工作 1 min 产生的电热为,QI2Rt(0.8 A)21 60 s38.4 J 电动机工作 1 min 转化成的机械能为 W机械WQ96 J38.4 J57.6 J.,电功和电热的区别与联系,1区别,(1)电功是从电场理论出发的概念，是电能减小的量度，所 以不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，WIUt 总是成立的 (2)电热是电路中的热现象(电流的热效应)，是电能转化的 一部分，焦耳定律 QI2Rt 是专门计算电热的实验定律，用 Q I2Rt 来计算电热，不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都 是适用的,2联系 (1)在纯电阻电路中，电功与电热相等，即 WQIUtI2Rt,U2 t. R,(2)在非纯电阻电路中，电流做功将电能除转化为内能外， 还转化为机械能、化学能等，电功大于电热，即 WQE其他， 这时电功只能用 WIUt 计算，电热只能用 QI2Rt 计算，两式 不能通用,【例 3】一台电动机电阻为 0.5 ，正常工作时通过的电流 为 20 A，在 10 s 内转化的机械能为 4.2104 J，求：在这 10 s 内电流做了多少功？电动机产生的热量为多少？,W2.0103 J4.2104 J4.4104 J.,解：电动机产生的热量为 QI2Rt2.0103 J 根据 WQE机，得,【触类旁通】,3一台直流电动机线圈电阻 r1 ，与一阻值 R10 的 电阻串联，当电路两端加 U150 V 的电压时，电动机正常工 作，且电压表