河北省邢台市高中物理 第二章 恒定电流 2.5 焦耳定律课件 新人教版选修31.ppt

2 5焦耳定律 1 所谓电流做功 实质上是导体中的 对自由电荷的 在做功 2 电流在一段电路中所做的功等于这段电路 电路中的 三者的乘积 即w 3 单位时间内电流所做的功叫做电功率 电流在一段电路上做功的功率p等于 与这段电路 的乘积 即p 4 电流通过纯电阻电路做功时 电能全部转化为 5 电热q 热功率p 6 若电路中有电动机或电解槽 电能除转化为内能外 还转化为 或 它们之间遵从能量守恒 1 恒定电场静电力2 两端的电压u电流i通电时间tiut3 电流i两端的电压uiu4 导体的内能5 i2rti2r6 机械能化学能 一 电动1 电功 1 电功的定义 电场力对电荷做的功 叫做电功 2 电功的表达式 w qu uit 即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压 电路中的电流和通电时间的乘积 3 单位 焦耳 符号为j 注意 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 电功的表达式w uit以及电功率p ui适用于所有电流做功和功率的计算 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 a 4v16jb 8v16jc 4v32jd 8v32j 答案 d 变式迁移 1 下列关于电功的说法中 错误的是 a 导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功b 电流做功的过程 就是电能转化为其他形式的能的过程c 电流做功消耗的能量 由电源来供给d 电功就是电能 d 二 焦耳定律和热功率1 焦耳定律 1 内容 电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比 跟导体的电阻成正比 跟通电时间成正比 2 表达式 q i2rt 3 适用范围 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 4 焦耳定律的微观解释电流通过导体的时候 做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞 由于这种碰撞 电子在电场力的加速作用下获得的动能 不断传递给金属正离子 使金属正离子的热振动加剧 于是通电导体的内能增加 温度升高 5 实质 电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能 一台电动机电阻为0 5 正常工作时通过的电流为20a 在10s内转化的机械能为4 2 104j 求 在这10s内电流做了多少功 电动机产生的热量为多少 解析 先计算电热 q i2rt 2 0 103j 再根据w q e机 故w 2 0 103j 4 2 104j 4 4 104j 答案 4 4 104j2 0 103j 变式迁移 2 关于电功和焦耳热 下列说法错误的是 a 在纯电阻电路中 计算电功可用公式w i2rtb 在非纯电阻电路中 计算电功可用公式w i2rtc 在非纯电阻电路中 计算焦耳热用q i2rtd 在纯电阻电路中 计算焦耳热可以用q uit w i2rt b 知能演练 基础巩固 1 对于连入电路的不同灯泡而言 亮度大的灯泡是 a 通过的电流大的灯泡b 两端电压大的灯泡c 电阻值大的灯泡d 消耗电功率大的灯泡 d 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110v的电路上时的功率为20wb 接在110v的电路上时的功率为10wc 接在440v的电路上时的功率为160wd 接在220v的电路上时的功率为40w 答案 bd 能力提升 7 有一内电阻为4 4 的电解槽和一盏标有 110v 60w 的灯泡串联后接在电压为220v的直流电路两端 灯泡正常发光 则 a 电解槽消耗的电功率为120wb 电解槽的发热功率为60wc 电解槽消耗的电功率为60wd 电路消耗的总功率为60w 答案 c 8 汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗 如右图所示 在打开车灯的情况下 电动机未启动时电流表读数为10a 电动机启动时电流表读数为58a 若电源电动势为12 5v 内阻为0 05 电流表内阻不计 则因电动机启动 车灯的电功率降低了 a 35 8wb 43 2wc 48 2wd 76 8w 解析 假设r为电源内阻 r灯为车灯电阻 i1为未启动电动机时流过电流表的电流 在没启动电动机时 满足闭合电路的欧姆定律 此时车灯功率为 p灯1 120w 启动