2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 5 焦耳定律课件 新人教版选修3-1.ppt

5焦耳定律,知识自学,自我检测,一、电功和电功率阅读教材第53页“电功和电功率”部分,知道电功和电功率的计算公式及相关单位。1.电流做功的实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做功把电能转化为其他形式的能。2.电功(1)定义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通过的时间t三者的乘积。(2)公式:W=qU=UIt。(3)单位:国际单位:焦,符号:J。,知识自学,自我检测,3.电功率(1)物理意义:表示电流做功快慢的物理量(2)定义:电流在一段电路中做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压的乘积。(4)单位:瓦特,符号W。,知识自学,自我检测,二、焦耳定律阅读教材第53页“焦耳定律”部分,知道焦耳定律的内容和关系式。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Q=I2Rt。2.电热功率(1)定义:电流在单位时间内的发热量通常称为电热功率。(2)表达式P=I2R。,知识自学,自我检测,1.正误判断。(1)电功与电能的单位都是焦耳,电功就是电能。()解析:电功是过程量,电能是状态量,两者只是单位相同,有本质的区别,电能的变化要依靠电流做功来实现,电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。答案:(2)电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多。()解析:电功率公式为P=UI,功率越大,表示电流做功越快。但是电流做功的快慢只表示电能转化的快慢,转变成什么能与用电器有关。答案:,知识自学,自我检测,(3)电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。()解析:功是能量转化的量度,电流做多少功就有多少电能转化为其他形式的能量。答案:(4)电功率越大,表示电流做功越多。()解析:电功率表示电流做功的快慢,电功率大,表示电流做功快,但做功不一定多。答案:,(5)W=UIt适用于任何电路求电功。()答案:(6)Q=I2Rt适用于任何电路求热量。()答案:,知识自学,自我检测,2.R1和R2分别标有“21.0A”和“40.5A”,将它们串联后接入电路中,如图所示,则此电路中允许消耗的最大功率为()A.1.5WB.3.0WC.5.0WD.6.0W解析:把R1和R2串联后,由于R2的最大电流较小,故串联后的最大电流为0.5A,串联后的总电阻为6,所以电路的最大功率为P=I2R=0.526W=1.5W,A正确。答案:A,探究一,探究二,当堂检测,问题探究,名师精讲,典例剖析,电功和电功率如图所示,已知电路两端的电势差为U,电路中的电流为I,在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少?把这些电荷从左端移到右端,电场力做功是多少?,要点提示:由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q=It,根据静电力做功的公式W=qU,可得W=IUt。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,1.对电功的理解(1)从力的角度看,电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。(2)从能的角度看,电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程,电功的大小量度了电能的减少量,标志着电能转化为其他形式的能的多少。(3)电功W=UIt=qU对任何电路都适用。2.对电功率的理解(2)额定功率和实际功率额定功率:用电器正常工作所消耗的功率。实际功率:用电器在实际电压下电流做功的功率。为了使用电器不被烧毁,要求实际功率不能大于其额定功率。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,3.串、并联电路中的功率关系,串联电路中大电阻功率大,并联电路中小电阻功率大,无论串与并,功率都是和。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题1】一根电阻丝,通过2C的电荷量所消耗的电能是8J。若在相同的时间内通过4C的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A.4V,16JB.8V,16JC.4V,32JD.8V,32J解析:设电阻丝电阻为R,开始所加电压为U1,则W1=q1U1即8V=2U1,故U1=4V。设后来所加电压为U2,产生的热量为W2,则,答案:D,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,焦耳定律(1)某一电路中只含有某一元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种,分析哪些属于纯电阻电路,哪些属于非纯电阻电路。(2)纯电阻电路中,消耗的电能转化为什么形式的能?对于电动机的电路,消耗的电能转化为什么形式的能?要点提示:(1)纯电阻电路有:白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅;非纯电阻电路有:电动机、电解槽、电容器。(2)内能。内能和机械能。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路,计算电功时都可以用W=UIt,电功率都可以用P=UI,热量都可以用Q=I2Rt,热功率都可以用P=I2R。若用变形式时,就要考虑是否是纯电阻电路。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题2】规格为“220V36W”的排气扇,线圈电阻为40,求:(1)接上220V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。【思考问题】1.如何计算发热功率和机械能的功率?答案:发热功率为P热=I2R,机械能的功率为P机=P电-P热。2.电动机不转动的意思是什么?答案:电动机不转动时,可理解为纯电阻用电器。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,解析:(1)排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为发热功率为P热=I2R=(0.16)240W1W。转化为机械能的功率为P机=P-P热=36W-1W=35W。(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机成为纯电阻用电器,电流做功全部转化为热能,此时电动机中电流为电动机消耗的功率即电功率等于热功率:P电=P热=UI=2205.5W=1210W。答案:见解析,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,电动机电路的分析与计算(1)当电动机正常工作时,要注意分清电功和电热的关系,电动机消耗的电能也就是电流做的功W=UIt,电动机产生的内能必须用Q=I2Rt来求。另外,还要注意能量守恒定律的应用,即W=Q+E(E为其他形式的能)或P电=P机+P热,其中P电=UI,P热=I2R,P机为机械功率。(2)当电动机被卡住时,非纯电阻电路转变为纯电阻电路,电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能,W=Q,即UIt=I2Rt。,当堂检测,探究一,探究二,1,2,3,探究一,探究二,1,2,3,当堂检测,2.(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则以下选项正确的是()A.IUPB.IU=PC.PI2(R1+R2)D.P=I2(R1+R2)解析:电吹风机消耗的电功率即消耗的电能的功率为P=UI,大于电阻上的热功率,选项B、C正确。答案:BC,探究一,探究二,1,2,3,当堂检测