福建省漳州市芗城中学高二物理 3.3焦耳定律 新人教版选修3.ppt

3 3焦耳定律 詹姆斯 普雷斯科特 焦耳 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 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 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 一 电能 1 电功 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 2 电功的表达式 w iut 电功和电功率 w qu q it w uit 单位 焦耳 j 千瓦时 kwh 1kwh 3 6 106j 电场力对自由电荷做功使得电荷做定向移动 w qu 而电荷的定向移动形成电流 i q t 电功和电功率 1 电功 电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功 单位 焦耳 j 千瓦时 kwh 1kwh 3 6 106j 表达式 w uit 物理意义 反映了有多少电能转化为其他形式的能也可以说 消耗了多少电能 适用于一切电路做功 2 电功率 单位时间内电流做的功叫电功率 p w t ui 单位 瓦 w 千瓦kw 表达式 适用于一切电路的电功率 物理意义 反映了电流做功的快慢 二 焦耳定律 电热 电流通过导体产生的热量 热功率 单位时间内电流通过导体产生的热量 表达式 p热 i2r 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比 跟导体的电阻成正比 跟通电时间成正比 这就是焦耳定律 纯电阻电路与非纯电阻电路 纯电阻电路就是通电后电能全部转化为热能 没有机械能等 常见的纯电阻电路 比如常见的电烙铁 电饭锅等 电能全部转化为热能 换句话说 就是只接电阻的电路 叫纯电阻电路 电阻是电路中唯一的用电器 非纯电阻电路就是在通电的状态下 有放热也有对外面做除热能外的其他形式的能量 常见的非纯电阻电路 电动机 电解槽 给蓄电池充电 日光灯等 电能全部转化为热能 电功等于电热 在纯电阻电路中 白炽灯热得快 即 结论 在非纯电阻电路中 如电动机 日光灯 电能大部分转化为机械能 但不可避免的一小部分转化为热能 w q u ir 欧姆定姆不适用 应该是w e机 q 1 纯电阻用电器 电流通过用电器以发热为目的如电炉 电熨斗 电饭锅 电烙铁 白炽灯泡等 电能全部转化为热能 电功等于电热 2 非纯电阻用电器 电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能力为目的 发热不是目的 而是难以避免的热能损失 例如电动机 电解槽 给蓄电池充电 日光灯等 电能大部分转化为其它能 一小部分转化为热能 电功大于电热 探讨几个用电器的能量转化情况 a 电流流过电炉b 电流流过电解槽c 电流流过电动机 电能转化为热能 电能转化为化学能和热能 电能转化为机械能和热能 二 电功和电热及电热和热功率间的关系 一台直流电动机所加电压为110v 通过的电流为5a 该电动机在10s内把一个质量为50kg的物体匀速提高了9m 求电动机的电功率和电动机线圈的电阻 解 电功率p ui 110 5w 550w电动机做功的过程就是把电能转化为机械能和内能的过程 机械能e mgh 50 10 9j 4500j内能q w e pt e 550 10 4500 j 1000j 课堂练习1 图中虚线框内是一个未知电路 测得它的两端点a b之间的电阻是r 在a b之间加上电压u 测得流过这电路的电流为i 则未知电路的电功率一定是 a i2rb u2 rc uid i2r ui c 课堂练习2 一根电阻丝在通过2c的电量时 消耗电能是8j 若在相同时间内通过4c的电量 则该电阻丝两端所加电压u和该电阻丝在这段时间内消耗的电能e分别为 a u 4vb u 8vc e 16jd e 32j 答案 bd 微型吸尘器的直流电动机的内阻一定 为1 当加在它两端的电压为2 0v时 电流为0 8a 且恰能正常工作 1 求它的额定输入功率多大 2 工作时由导线发热损失的功率多大 3 它的最大输出功率多大 课堂练习3 解析 电动机正常工作时是非纯电阻电路 计算只能根据定义式 1 额定输入功率p额 ui 2 0 8w 1 6w 2 电动机发热功率p热 i2r 0 8 2 1w 0 64w 3 根据能的转化与守恒 电动机的最大输出功率p出 p额 p热 0 96w 答案 1 1