2.5 焦耳定律.doc

2.5 焦耳定律 请阅读本节内容，用简练的语言说出本节课学习的主要内容。请试一试，你预习后能否独立完成下列填空。1、 电功电流做功，就是导体中的_对_的静电力在做功，驱动自由电荷做定向移动，其结果是电荷的_减少，而其他形式的能增加电流做的功简称电功计算公式：用W表示电功，计算公式为：_，表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电流I、通电时间t三者的乘积国际单位制中的单位是：_，其他单位还有：千瓦时(kWh)，也叫度2电功率：单位时间内电流所做的功叫做_定义式为：P计算公式：_，表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积国际单位制中的单位是：_，其他单位还有：千瓦(kW)3焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的_成正比，跟导体的_成正比，这一规律叫做焦耳定律公式表示为：_.4热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，定义式为：P计算公式为：_.5纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的_6非纯电阻电路：含有_或_的电路称为非纯电阻电路在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为_或_.请回答下列问题，将使你对本节课的认识更进一步。1电流做功的实质是什么？2设加在一段电路两端的电压为U，流过电路的电流为I，试推导电流做功的表达式3.有一段导体的电阻为R，加在其两端的电压为U，通电时间为t,产生电热多少？电功率是多少？热功率多大？能量如何转化？4、一台小型电动机，其线圈电阻R，加电压U时电流为I，在t时间内电流做功多少？电功率是多大？热功率是多少？能量如何转化？能计算它的输出机械功率是多少吗？请你试试。5、比较下表中常用电器的功率、电功，及电器工作时能量转化情况，哪几种属于纯电阻用电器？哪几种属于非纯电阻用电器？6、在理解电流做功本质的基础上，你对电流做功时热功率和电功率关系有何理解，二者大小总相等吗？思考并理解下列问题将使你对知识的掌握理解和运用更加熟练。1.电功和电功率（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。（2）W= qU=UIt是电功的普适式，P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。2.焦耳定律和热功率（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.（2）Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式，3.电功和电热（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其他Q.（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=；在非纯电阻电路中，电功大于电热，WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。4.额定功率和实际功率额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标的功率是额定功率，反映用电器本身消耗电能快慢（或转化电能快慢）的上限，由电器厂家设计确定。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时的实际功率才等于额定功率。典型例题 课堂上认真听老师与同学的讲解，积极参与课堂活动，使你学以致用。1、有一把电烙铁，它的电阻是1100，将它接入家庭电路中，电烙铁正常工作，它的额定功率是 ，如果给它通电15min获得的热量是 J。解析：电烙铁电阻R=1100,家庭电路电压U=220V，电烙铁正常工作时功率为额定功率 电烙铁通电时间t=15min=900s,获得热量Q=Pt=44900J=39600J方法提炼：电流做功一般用W=QU =UIt=Pt计算，本题是纯电阻电路，U为电阻两端电压，所以，Q=W=Pt2、 一根电阻丝，在通过2 C的电荷量时电功为8 J若在相同的时间内通过4 C的电荷量，求电阻丝上的电流做的功和所加的电压分别是多少？解析：设电阻丝电阻R，通过电荷量Q的时间t，电流做功， ，解得电流做功，据W=QU,得方法提炼：纯电阻电路中W=QU,3、一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P入=I1U10.82W1.6 W电动机的机械功率P机=P入-I12r=1.6-0.821 W=0.96W方法提炼：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。电热Q=I2Rt。电动机消耗的电能也就是电流的功W=Iut。由能量守恒得W=Q+E，E为其他形式的能，这里是机械能；对电动机来说，输入的功率P入=IU；发热的功率P热=I2R；输出的功率，即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R。请做一做，下列问题将使你对知识的掌握理解和运用更加熟练。1、直流电动机线圈的电阻为R，当电动机正常工作时，通过的电流强度为I，电动机两端的电压是U，则电动机的热功率_，消耗功率是_，对外输出功率是_.2、不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是A.接在110 V的电路上时的功率为20 WB.接在110 V的电路上时的功率为10 WC.接在440 V的电路上时的功率为160WD.接在220 V的电路上时的功率为40 W3下列关于电功率的说法中，正确的是()A用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率D电功率越小，则电流做功越少4下列关于电功W和电热Q的说法正确的是()A在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，且WQB在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立DWUIt在任何电路中都成立，QI2Rt只在纯电阻电路中才成立5.一台国产XQB3013型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数据计算：额定电压220 额定频率50 Hz额定洗衣、脱水功率360 W额定洗衣、脱水容量3 kg整机质量33 kg外形尺寸(长宽高)(5255020)3 (1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流是多大?(2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少?请练一练，按时独立、认真地完成下列作业，将使你对知识的掌握更加牢固。1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路，纯电阻电路中电功_电热，非纯电阻电路中电功_电热。3.关于电功，下列说法中正确的有()A.电功的实质是电场力所做的功B.电功是电能转化为内能C.电场力做功使电能转化成其他形式能量的量度D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等4. 一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率将( )A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.条件不足，无法确定5、理发用的电吹风机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，得到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为R1 ，它与电热丝电阻值R2 串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I消耗的功率为P，则有（ ）AB C D6、一个标有“220V，100W”的白炽灯泡，若忽略温度对电阻的影响，问： （1）这盏灯的电阻多大？ （2）这盏灯正常发光24h，用电多少度？ （3）把这盏灯接到110V的电路里，它所消耗的电功率为多大？MAUR电动机图2.517、如图2.51示的电路中，电炉电阻R=10，电动机线圈电阻r=1，电路两端电压U=100V，电流表的示数为30A，问通过电动机的电流为多少？通电1分钟，电动机做的有用功是多少？8、电动机的额定电压是110V，额定功率是2.2kW，线圈的电阻是0.5,求：（1）电动机正常工作时的电流多大？（2）1s时间内线圈上产生的热量是多少？（3）1s时间内转化的机械能有多少？（4）用此电动机提升质量为100kg的重物，匀速运动时的速度多大？请选一选，如果你有兴趣的话，最后课后选做下列习题，将使你非凡的能力更进一步。1、一根电阻丝，通过2C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（ ）A4V,16J B8V,16J C4V,32J D8V,32J2、图2.5-2所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103）时会自动断开；S2是一个自动温控开关，当温度低于60时会自动闭合，温度高于80时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，它在保温状态下是不亮的，黄灯是保温状态下的指示灯。限流电阻R1=R2=500，加热电阻丝R3=50，两灯的电阻不计。（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程 （包括加热和保温的过程）。 （2）简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？ （3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。请写出你需要帮助解决的问题。2.5 焦耳定律参考答案请做一做 ：1、. 2、BD. 3、C.4、B. 5、 (1)1.64 A;(2)8.64105 J请练一练：1、电能 自由电荷 静电力 电势能 . 2、电 内 等于 大于. 3、AC . 4、B. 5、AD. 6、（1）484（2）2.4度 （3）25W.7、20A 96kJ. 8（1）20A （2）200J （3）2000J （4）2m/s.请选一选：1、D. 2、(1)电饭煲盛