高中物理 第3章第3节 焦耳定律课件 鲁科版选修31.ppt

第3节焦耳定律 温故知新 1 用电器通电后 可以将电能转化成其他形式的能量 请同学们列举生活中常用的用电器 并说明其能量的转化情况 答案 1 电灯把电能转化成内能和光能 2 电炉把电能转化成内能 3 电动机把电能转化成机械能和内能 4 电解槽把电能转化成化学能 2 用电器把电能转化成其他形式能的过程 就是电流做功的过程 电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢 本节课我们学习关于电功和电功率的知识 精彩回眸 一 电能1 电功 1 定义 接通电路后 自由电荷在电场力作用下做 形成电流时 对自由电荷做的功 也就是通常所说的电功 2 公式 w 3 国际单位 符号 常用单位 千瓦时 kw h 通常叫度 1kw h 3 6 106j 新知梳理 定向移动 电场力 uit 焦耳 j 4 物理意义 描述 转化为其他形式的能的多少 2 电功率 1 定义 内电流所做的功 3 单位 国际单位是 符号是 4 物理意义 描述电流做功的 电能 单位时间 瓦特 w 快慢 ui 二 焦耳定律1 内容 电流通过导体产生的热量跟 的二次方成正比 跟导体的 成正比 跟 成正比 2 公式 q 3 国际单位 三 身边的电热1 电流热效应的应用如电热水器 电饭锅 电刻笔 电焊等都是利用电流的 工作的 电流 通电时间 电阻 i2rt 焦耳 热效应 2 电流热效应的危害如插头和插座之间接触不良会迸出火花 在输电线路中由于电热 降低电能的传输效率 电流过大 散热不好 还会烧坏电线的绝缘层 引起漏电 触电 合作探究 1 电功 1 定义 电场力对电荷做的功 叫做电功 2 表达式 w qu uit 3 单位 在国际单位制中功的单位是焦耳 符号为j 常用的单位还有 千瓦时 kw h 也称 度 1kw h 3 6 106j 电功及电功率 温馨提示 电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程 电流做了多少功 表明有多少电能转化为其他形式的能 可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少 2 电功率 1 定义 单位时间内电流所做的功 叫做电功率 3 单位 瓦特 符号w 国际单位制 常用的还有千瓦 kw 1kw 1000w 4 意义 电功率表示电流做功的快慢 5 用电器的额定功率和实际功率 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 实际功率 用电器实际工作时消耗的电功率 1 有四盏灯 接入如图3 3 1所示的电路中 l1和l2都标有 220v 110w l3和l4都标有 220v 40w 把电路接通后 最暗的灯将是 a l1b l2c l3d l4 图3 3 1 解题流程 设灯泡的额定电压为u 额定功率为p 则 答案 c 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 跟导体的电阻成正比 跟通电时间成正比 2 表达式 q i2rt 温馨提示 1 q i2rt是电热的定义式 可求任何电路中电流i通过电阻r时产生的热量 电热 2 电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能 电热及热功率 2 热功率 3 电功 电功率 与电热 热功率 的区别与联系 1 电功是电能转化为其他形式能的量度 电热是电能转化为内能的量度 可见电功和电热是两个不同的物理量 不能混淆 2 电阻r1 r2的i u图线如图3 3 2所示 现将r1 r2串联后接到电源上 r1上消耗的电功率是4w 则r2上消耗的电功率是 a 10wb 6wc 4wd 2w答案 b 图3 3 2 典例精析 a 第一个公式普遍适用于求电功率 后两式普遍适用于求电热功率b 在纯电阻电路中 三个公式既可适用于求电功率 又可适用于求电热功率 基本概念和规律的辨析 c 在非纯电阻电路中 第一公式可适用于求电功率 第二公式可用于求电热功率 第三公式没有意义d 由u ir可知 三个公式没有任何区别 它们表达相同的意义 既是电功率 也是电热功率 解析 答案 bc反思领悟 本题的意图是辨析两组概念 电功率和电热功率 纯电阻电路和非纯电阻电路 只有正确认识两组概念的使用条件 并把握住公式相互转化的成立条件 才能灵活应用 关于电功和电热 下面说法中正确的是 a 任何电路中的电功w uit 电热q i2rt 且w qb 任何电路中的电功w uit 电热q i2rt 但w有时不等于qc 电功w uit在任何电路都适用 电热q i2rt只有在纯电阻电路中适用 答案 bd 例2 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 且能正常工作 1 求它的额定输入功率 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 思路点拨 对于非纯电阻电路 求输入功率时应当由p ui求出 任何电路的发热功率均等于i2r 由能量守恒p入 p热 p出 非纯电阻电路的计算问题 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 根据能量的转化与守恒 电动机的输出功率p出 p额 p热 0 96w答案 1 1 6w 2 0 64w 3 0 96w 在上题中 1 若接上电源后 扇叶被卡住 不能转动 求电动机的输入功率和发热功率 这种情况会出现什么后果 2 电动机正常工作时 其效率为多少 解析 1 扇叶被卡住不能转动 电动机相当于纯电阻 电能全部转化为内能 此时电动机中电流为 电动机消耗的电功率等于发热功率 p p热 ui 4w 由于发热功率很大 很容易烧坏电动机线圈 答案 1 4w4w容易烧坏电动机线圈 2 60 例3 某一直流电动机提升重物的装置如图3 3 3所示 重物的质量m 50kg 电源提供的电压u 110v 不计一切摩擦 当电动机以v 0 9m s的恒定速度向上提升重物时 电路中的电流i 5 0a 电功率与力学知识的综合应用 图3 3 3 1 由此可知电动机线圈的电阻r是多少 2 用此电动机提升质量为m 20kg的重物 电动机的输入功率不变 提升速度是多少 g取10m s2 读题 本题是非纯电阻电路 输入功率为p入 ui 输入电机后分成两部分 其一为提起重物的机械功率mgv 其二为线圈电阻的发热功率i2r 根据能量守恒进行计算 画图 列式 p ui p热 i2r p机 mgv p p机 p热 解析 1 该题属于力学 电学综合题 它主要考查电功率 机械功率 能量的转化和守恒定律等知识 由题意可知 电动机输入的电能一部分转化为线圈的内能 一部分对外输出转化为被提升重物的机械能 由能量转化和守恒定律可得 ui i2r mgv 答案 1 4 2 2 25m s 如图3 3 4所示 为电动机提升重物的装置 电动机线圈电阻为r 1 电动机两端电压为5v 电路中的电流为1a 物体a重20n 不计摩擦力 求 1 电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少 2 电动机输入功率和输出功率各是多少 图3 3 4 3 10s内 可以把重物a匀速提升多高 4 这台电动机的机械效率是多少 解析 1 根据焦耳定律 电热功率为 pq i2r 12 1w 1w 2 电动机的输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积 即p入 iu 1 5w 5w 输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率 p出 p入 pq 5w 1w 4w 答案 1 1w 2 5w4w 3 2m 4 80 额定功率和实际功率1 额定功率 指用电器正常工作时的功率 当用电器两端电压达到额定电压时 电流也将达到额定电流 功率达到额定功率 通常用电器上的标称值就是指的额定值 如标有 220v 40w 的灯泡 其额定电压为220v 额定功率为40w 2 实际功率 指用电器在实际电压下的电功率 只有当实际电压等于额定电压时 实际功率才等于额定功率 用电器的实际功率应小于或等于额定功率