高中物理 2.6 焦耳定律 电路中的能量转化课件 教科版选修31.ppt

第六节焦耳定律电路中的能量转化 第二章直流电路 学习目标1 能从能量转化的角度理解电功 电热和电功率的含义 2 理解焦耳定律 并能利用焦耳定律解决实际问题 重点 3 知道电功和电热的区别 并能计算纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功 电热 重点和难点 第二章直流电路 电能 其他形式 电能 其他形式 电流所做的功 ui 二 焦耳定律热功率1 内容 电流通过电阻产生的热量跟 成正比 跟 及 成正比 电流的二次方 电阻值 通电时间 2 公式 q i2rt 3 热功率 单位时间内的发热功率 p热 i2r 想一想 1 试解释电流通过导体时电热的产生原因 提示 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 使电子的动能不断传递给金属正离子 金属正离子的热运动加剧 于是通电导体的内能增加 温度升高 三 电路中的能量转化1 2 外电路 通过 做功 将电源输出的 转化为 的能量 即p出 电场力 电能 其他形式 iu 4 物理意义 电源把其他形式的能量转化为电能的功率 等于 与电源内电路的 之和 闭合电路欧姆定律实质上是 在闭合电路中的具体体现 ie 电源输出功率iu 热功率i2r 能量守恒定律 想一想 2 用电器中的电能转化有什么特点 提示 在用电器中 电能需转化成机械能 化学能等 还有一部分转化为电阻的内能 即p电 p热 p其他 电功 电热的计算 学案导引1 欧姆定律适用于电动机吗 1 纯电阻和非纯电阻电路的比较 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 电流做功全部转化为内能 电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能 电阻 电炉丝等 电动机 电解槽等 2 电功和电热的理解 电功实质是静电力移动电荷做的功 w qu uit 电热是由于电流的热效应 电流通过导体发热 q i2rt 纯电阻电路中 u ir uit i2rt u2t r 电功等于电热 非纯电阻电路中电流通过导体时 不仅发热 而且还能做功 电解 形成磁场等等 在非纯电阻电路中电功大于电热 即w q uit i2rt 特别提醒 一个电路是不是纯电阻电路要从能量转化的情况来识别 即电能全部转化为电热的电路为纯电阻电路 而电能转化为电热和其他形式能量的电路为非纯电阻电路 如图所示 电源的电动势是6v 内电阻是0 5 小电动机m的线圈电阻为0 5 限流电阻r0为3 若理想电压表的示数为3v 试求 1 电源的功率和电源的输出功率 2 电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率 审题指导 电动机为非纯电阻 不能直接利用闭合电路的欧姆定律 区分几个功率 答案 1 6w5 5w 2 2 5w2w 1 某同学用如图所示的电路进行小电动机m的输出功率的研究 其实验步骤如下所述 闭合电键后 调节滑动变阻器 电动机未转动时 电压表的读数为u1 电流表的读数为i1 再调节滑动变阻器 电动机转动后电压表的读数为u2 电流表的读数为i2 则此时电动机的输出功率为 闭合电路中的几种功率 学案导引1 在闭合电路中有哪几种功率 2 外电阻越大 电源的输出功率越大吗 1 几种功率及相互关系 p ie p内 i2r p外 iu外 p i2 r r p内 i2r p外 i2r p p内 p外或ie i2r iu外 5 p出与r的关系如图所示 如图为东风牌大卡车的远程车灯电路中的蓄电池总功率随电流变化的图像 已知蓄电池瞬间短路时的电流为30a 1 求该蓄电池的电动势e和内阻r 2 当内外电阻相等时 蓄电池有最大输出功率 求此功率pm 3 车头两个远程车灯的铭牌上标有 12v 12w 字样 若两灯并联接在蓄电池两端 求此时蓄电池输出功率与总功率之比 关键提醒 解答本题应注意以下几点 1 利用坐标 30a 360w 的意义分析求解 2 由车灯铭牌标有的字样可求车灯的电阻 答案 1 12v0 4 2 90w 3 0 94 名师点评本题综合考查了闭合电路欧姆定律以及闭合电路中能量的转化问题 该题要充分理解蓄电池短路瞬间电流为30a这个条件 得出此时r外 0 p出 0这些结论 从而使问题迎刃而解 c u i图像在闭合电路功率中的应用 范例 14分 如图所示 线段a为某电源的u i图线 线段b为某电阻r的u i图线 由上述电源和电阻组成闭合电路时 求 1 电源的输出功率p出是多大 2 电源内部损耗的电功率p内是多少 3 电源的效率 是多大 关键提醒 解答该题应注意以下几点 1 电源的u i图线是路