焦耳定律电路中的能量转化.ppt

焦耳定律 电路中的能量转化,武胜中学 吴建兵,第二章,第6节,理解教材新知,把握热点考向,应用创新演练,知识点一,知识点二,知识点三,随堂基础巩固,课时跟踪训练,考向一,考向三,考向二,熟悉课本知识,3焦耳定律的表达式为QI2Rt，此式只能用于纯电阻电路和非纯电阻电路发热部分。,4电源工作时，把其他形式的能转化为电能的功率为IE，等于对外输出功率IU和电源内部的热功率I2r之和。即： IE=IU+I2r,1电功是指电场力移动电荷所做的功，其大小为WquUIt,2电功率指单位时间内电流所做的功，表达式为PW/tUI，表示电流做功的快慢。,1电功 (1)定义：电场力 所做的功。 (2)大小：等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I和通电时间t三者的 。 (3)公式：W 。 (4)国际单位：焦耳，符号J。千瓦时(kWh) (5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能。即电功是电能转化为其他形式的能的量度。,移动电荷,乘积,UIt,1kWh3.6106J,比值,乘积,快慢,UI,重点诠释,焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 ,焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路发热部分。,纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机）。,非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路,Q=I2R t,1）、公式:,2.电热Q,2）、单位：焦(J) 千瓦时(kWh),3额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额U额I额。 (2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，一般要求实际功率不能大于其额定功率。,答案： BC,正比,正比,I2Rt,比值,I2R,适用于纯电阻电路和非纯电阻电路发热部分。,4焦耳热的应用与危害 (1)应用：利用电流的热效应来加热、烘干物体，如电烙铁、电烤箱、电暖气、电炉、电饭锅、电熨斗等。 (2)危害：减少用电器的使用寿命。 烧坏用电器甚至引起火灾。,重点诠释,1纯电阻电路与非纯电阻电路对比,非纯电阻电路计算电热时一般用：QI2Rt,2电功率的计算公式PU2/R中，U是加在用电器上的 电压，R是用电器的电阻，此式可用于 ( ) A计算电冰箱的功率 B计算电风扇的功率 C计算电烙铁的功率 D计算洗衣机的功率,解析：公式PU2/R是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，A、B、D错误。,答案：C,1电源内部的能量转化 在电源内部，通过各种作用将其他形式的能转化为 。 2电路中的能量转化 (1)纯电阻电路中：P电 。 (2)在非纯电阻电路中：P电 。,电能,P热,P热,P其他,3闭合电路的功率分析 (1)公式表达：由闭合电路欧姆定律可得IE 。 (2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率 与电源内电路的热功率 之和。,IU,I2r,IU,I2r,重点诠释,图261,3在如图262所示的UI图像中， 直线为某一电源的路端电压与电流 的关系图像，直线为某一电阻R的 伏安特性曲线。用该电源与电阻R组 成闭合电路。由图像判断正确的是( ) A电源的电动势为3 V，内阻为0. 5 B电阻R的阻值为1 C电源的输出功率为4 W D电源的效率为80 %,图262,答案：ABC,例1 额定电压都是110 V，额定功率PA100 W、PB40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是 ( ),图263,审题指导 解答本题应注意以下两点： (1)两灯的电阻大小关系； (2)题目要求两灯均正常发光且电路消耗功率最小。,对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，两灯可以正常发光。 对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110 V，两灯可以正常发光。 比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IAIB)110，而D电路中变阻器功率为(IAIB)110，所以C电路消耗电功率最小。,答案 C,(1)在串联电路中，用电器消耗的功率及两端电压均与其电阻成正比。 (2)在并联电路中，用电器消耗的功率及流过电阻的电流均与其电阻成反比。,1有四盏电灯，如图264所示连接 在电路中，L1、L2都标有“220 V，110 W” 字样，L3和L4都标有“220 V，40 W”字样， 把电路接通后最暗的是 ( ) AL1 BL2 CL3 DL4,图264,答案：C,例2 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 ，求： (1)接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。,审题指导 解答本题时应注意以下三点： (1)欧姆定律的适用条件。 (2)机械功率、输入功率与热功率的关系。 (3)无论电机转动不转动，发热功率均为PI2R。,答案 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W,电动机电路的功率关系 (1)电动机的等效处理：电动机是一种 非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能 和内能。在电路计算中，常把电动机等效 为阻值等于其内阻的电阻r和无电阻的转动线圈串联而成，如图265所示。电流通过r时把电能转化为热能，而线圈把电能转化为机械能。 (2)输入功率：电动机的总功率。由电动机电路的电流和电压决定，计算公式：P总UI。,图265,图266,2如图267所示的电路中，电源电 压为60 V，内阻不计，电阻R2 ， 电动机的内阻R01.6 ，电压表的 示数为50 V，电动机正常工作，求电动机的输出功率。,图267,答案：210 W,例3 电路图如图268甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15 ，定值电阻R03 。,图268,(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？ (2)当R为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？ 审题指导 解答本题时应把握以下三点： (1)由UI图像求电源的电动势和内阻。 (2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大。 (2)根据电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率。,答案 (1)0 10.9 W (2)4.5 13.3 W,(1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流一定最大。 (2)求可变电阻消耗的最大功率时，可将固定电阻等效到电源内部处理。 (3)不要死记电路中内、外电阻相等时电源有最大输出功率的条件，由于题目条件的限制，不一定存在