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

5焦耳定律 读一读 思一思 辨一辨 议一议 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 电流做功的实质是什么 实现了什么能量的转化 答案 实质是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 什么是电功率 答案 单位时间内电流所做的功叫作电功率 3 怎样计算电功率 电功和电功率的单位是什么 答案 电流在一段电路上做功的功率p等于电流i与这段电路两端电压u的乘积 即p ui 电功和电功率的单位分别是焦耳 j 和瓦特 w 读一读 思一思 辨一辨 议一议 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 焦耳定律的内容是什么 写出焦耳定律的表达式 答案 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 表达式q i2rt 2 什么是电热功率 写出电热功率的表达式 答案 电流在单位时间内的发热量通常称为电热功率 表达式p i2r 读一读 思一思 辨一辨 议一议 1 思考辨析 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 读一读 思一思 辨一辨 议一议 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 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 探究讨论 1 家庭中用灯泡照明 亮度大的灯电阻大还是亮度小的电阻大 答案 家庭中的用电器是并联的 所有用电器两端的电压是一样的 亮度大的灯电功率大 所以电流大 电阻等于电压与电流的比值 所以亮度大的灯泡电阻小 2 用电炉烧水时 炉盘内的电炉丝被烧得通红 产生大量的热 而连接电炉的导线却不怎么热 这是什么原因 答案 通电导线跟电炉丝是串联在一起的 通过它们的电流相等 而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线的电阻要大得多 由焦耳定律q i2rt知在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多 探究一 探究二 当堂检测 问题导引 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 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 对电功 电功率的辨析 1 电功的大小量度了电能的变化量 标志着电能转化为其他形式能的多少 2 电功率表示电流做功的 快慢 与电流做功的 多少 意义不相同 电功不仅与电功率有关 还与时间有关 3 当实际电压等于额定电压时 实际功率等于额定功率 4 串联电路各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成正比 并联电路各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成反比 5 无论是串联还是并联电路上消耗的总功率等于各个电阻上消耗的总功率之和 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 问题导引 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 问题导引 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 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 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 问题导引 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 问题导引 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 2 40w 1w 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 220 5 5w 1210w 答案 见解析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 归纳总结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 纯电阻和非纯电阻电路的特点 多选 如图所示 电阻r1 20 电动机线圈的电阻r2 10 当开关断开时 电流表的示数是0 5a 当开关闭合后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 电流表的示数i和电路消耗的电功率p应是 a i 1 5ab i 1 5ac p 15wd p 15w解析 电路两端的电压为u i1r1 0 5a 20 10v 电动机是非纯电阻用电器 电流表的示数i i1 i2 1 5a a错误 b正确 电路总功率为p u i1 i2 15w c错误 d正确 答案 bd 探究一 探究二 1 2 3