物理：3.3《焦耳定律》课件(鲁科版选修3-1).ppt

第第3 3节节 焦耳定律焦耳定律 第三章 恒定电流 请大家举例利 用电能的例子， 并说明这些电能 如何转化为其他 形式的能量的？ 萤光灯：转化为 电能光能 电饭煲： 转化为 电能内能 电风扇：转化为 电能机械能 蓄电池充电：转化为 电能化学能 1、电饭煲是将电能转化为内能 2、萤光灯是将电能转化为光能 3、电风扇是将电能转化为机械能 4、蓄电池充电是将电能转化为化学能 v从以上分析可以得出： v这些用电器都消耗了电能,其过程实际上就是 将 转化为 的过程。 电能其它形式能量 1.电能 v小实验（P58迷你实验室） v小风车转了起来，这是因为电能转化为内能 、光能，部分内能再转化为小风车的机械能 。电能转化为其他形式能的过程就是电流做 功的过程。消耗了多少电能，电流就做了多 少功。 v从微观上看，当接通电路时，电路内就建立 起了电场，自由电荷在电场力的作用下定向 运动而形成电流，这时电场力对自由电荷做 了功，这就是我们常说的电功。 v1关于电功的说法中错误的是( ) vA导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功 vB电流做功的过程，就是电能转化为其他形 式的能的过程 vC电流做功消耗的能量，由电源供给 vD电功就是电能 D 解析：根据电功的定义及特点，可以判断A、B 、C均正确，电功是电能转化为其他形式的能 的量度，功和能是不同的概念，D错，故选D. 一、电能 如图一段电路两端的电压为U，通过的电 流为I，在时间t内通过这段电路任一横截 的电荷量 则电场力做功 即： 1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就 是通常所说的电流所做的功，简称为电功 电流在一段电路上所做的功等于这段电路 两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积 在国际单位制中电功的单位是焦（J）， 常用单位有千瓦时（kWh）. 1kWh3.6106J W=UIt 2电功率：单位时间内电流所做的功 （）一段电路上的电功率P等于这段电路两 端的电压U和电路中电流I的乘积 （）电功率表示电流做功的快慢 （）单位：在国际单位制中是瓦（W），常 用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）兆瓦 (MW ) 1kW103W106mW=10-3MW 额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标 称的功率是额定功率，用电器在实际电压下 工作的功率是实际功率 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等 于额定功率几种常见家用电器的额定功率 用电路29吋彩 电 电熨斗电冰箱微波炉台灯 额定电压（ V） 220220220220220 额定功率（ W） 120 150 300 800 100 150 800 1200 2560 vv P P 额额是个定值， 是个定值，P P实 实是个变值。 是个变值。 P P额 额 P P实。 实。 焦耳简介 詹姆斯普雷斯科特焦耳（ JamesPrescottJoule；1818年12月 24日1889年10月11日），英国 物理学家，出生于曼彻斯特近郊的 沙弗特（Salford）。由于他在热 学、热力学和电方面的贡献，皇家 学会授予他最高荣誉的科普利奖章 （CopleyMedal）。后人为了纪念 他，把能量或功的单位命名为“焦 耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的 第一个字母“J”来标记热量。 二、焦耳定律（实验定律） 1 1、内容：电流通过导体产生的热量、内容：电流通过导体产生的热量 跟电流的二次方成正比，跟导体的电跟电流的二次方成正比，跟导体的电 阻成正比，跟通电时间成正比阻成正比，跟通电时间成正比 2 2、定义式：、定义式：Q Q I I 2 2 RtRt 3、 适用于一切电路 （纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的 计算。 焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路 纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电 烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住 的电动机也是纯电阻器件 非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有 电解槽在发生化学反应的电路 2.焦耳定律 v在只含电阻的纯电阻电路中 ，由可 推得： v2其他 v22 非纯电阻电路 纯电阻电路 探究实验： 给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流 表各 1 只、导线若干。 请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工 作时总功率(电功率）和输出的机械功率。 运 行情况 物理 量 电电 压压 U （V） 电电 流 I （A） 电电 阻 R （ ） 总总功率 电电功率 （UI） （W） 热热功率 I2R （W） 机械功率 UI I2R （W） 转动转动 3 0.08 0.240.192 0.048 卡 住 30.130 0.3 0.3 0 30 纯电阻电路 : 电能 内能 Q I2Rt W UIt = I=U/R M 非纯电阻电路: 电能 内能+其它形式的能 W W - Q Q UIt I2RtIU/R 说明：欧姆 定律不适用 于非纯电阻 电路！ 指某段电路 在某段时间 内消耗的全 部电能! 指转化为 内能的那 部分电能 ! 纯电阻电路 : 非纯电阻电路 : 电能 内能 电能 内能+其它形式的能 Q I2Rt W UIt = I=U/R 电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R 电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R M W W - Q Q UIt I2RtIU/R 电功：W= UIt电热：Q=I2Rt 电功率：P=UI 热功率：P热=I2R 电功等于电热 电功大于电热 热功率：单位时间内导体的发热功率叫做 热功率 热功率等于通电导体中电流I 的二次方与 导体电阻R 的乘积 3电功率与热功率 （1）区别：功率是指某段电路的全部电功率， 或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段 电路两端电压和通过的电流强度的乘积； 热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率 决定于通过这段电路电流强度的平方和这段 电路电阻的乘积 （2）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率 ；非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为 除热能外其他形式的功率之和 电功与电热 1 1、纯电阻电路：、纯电阻电路： WWUItUIt I I2 2 RtRt P P UIUI I I2 2 R RQ Q I I2 2 RtRtUItUItWW 2 2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧 姆定律不再适用姆定律不再适用 电功电功 WWUItIUItI 2 2 RtRt电功率电功率 P PUIIUII 2 2R R 电热电热 Q Q I I2 2 RtUItRtUIt 例2、加在某台电动机上的电压是U，电 动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻 为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ ） AP BU 2/ r CP 2r /U 2 DP P 2r / U 2 非纯电阻电路中计算 电功率只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R C 例例3 3、某一用直流电动机提升重物的装置如、某一用直流电动机提升重物的装置如 图所示重物的质量图所示重物的质量mm50kg50kg，电源电动势电源电动势 110V110V不计内阻及各处的摩擦，当电动不计内阻及各处的摩擦，当电动 机以机以v v0.90m0.90ms s的恒定速度向上提升重物的恒定速度向上提升重物 时，电路中的电流强度时，电路中的电流强度I I5A5A，由此可知电由此可知电 动机线圈的电阻动机线圈的电阻 R R 。 答案：4 典型例题 v例4、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的 电路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多 大？若接到110V的电路中结果又怎样？（假 定灯丝的电阻不变。） 解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100=484 （1）灯泡接220V时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率P=UI=220220/484W=100W （2）灯泡接110V时，通过灯丝的电流 I/=U/R=110/484A=0.23A 实际功率P/=U/I/=110110/484W=25W I额=P额/U额 =1000/220A 4.5A 例5：规格为“220V，1000W”的电炉，求： 1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 2. 电炉的电阻 2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =220 2/1000 解：1.由P=UI知，电炉正常工作时： =48.4 例6：对计算任何用电器的电功率都适用 的公式是（ ） 解析： 电功率计算的普通公式为 用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁 等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解 槽等） 只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式 所以，正确选项为C、D v例7、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的 电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流 是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机 正常工作，工作电流是1A。求： v（1）电动机正常工作时的输出功率。 v（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时 电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电 路中转子不转动时为纯电阻用电器） n答案：1.5W，8W 例例8 8、如图所示的电路中，电源电动势、如图所示的电路中，电源电动势 6V6V ，内阻内阻r r11，MM为一直流玩具电动机，其