高中物理 第二章第8讲 焦耳定律 电路中的能量转化课件 教科版选修31.ppt

高中物理 选修3 1 教科版 第二章直流电路 第八讲焦耳定律电路中的能量转化 目标定位 焦耳定律电路中的能量转化 知道并理解电功 电功率的概念 并能利用公式进行有关计算 弄清电功与电热 电功率与热功率的区别和联系 1 2 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别 3 明确闭合电路中的功率及能量转化 4 预习导学 1 uit焦耳 j 2 电功率w tiu瓦特 w 想一想 电流做功越多 电功率越大吗 一 电功和电功率 答案 电功率是指电流单位时间内做的功 电流做功多 由于时间不确定 所以电功率不一定大 1 二次方电阻值通电时间i2rt2 比值q ti2r 想一想 电风扇 电冰箱消耗的电能等于i2rt吗 二 焦耳定律热功率 答案 不等于 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 三 电路中的能量转化 1 ieiui2riu i2r2 内能电动机电解槽机械能化学能 课堂讲义 一 电功和电功率 1 对电功和电功率的理解 3 电功率的表达式为p ui 反映了电流做功的快慢 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 2 电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压u 电路中的电流i 通电时间t三者的乘积 公式为w uit 1 从力的角度 电流做功的实质是电场力对电荷做功 2 从能的角度 电流做功是电能转化为其他形式能的过程 电功的大小量度着电能转化为其他形式能的多少 3 电功率表示电流做功快慢的物理量 电功率大 表示电流做功快 并不表示电流做功多 电功率小 表示电流做功慢 并不表示电流做功少 课堂讲义 例1将两个定值电阻r1 r2并联在电压为u的电源两端 r1消耗的功率为p1 r2消耗的功率为3p1 当把它们串联在电压为4u的电源两端时 下列说法正确的是 a r1两端的电压为ub r2消耗的功率变小c 通过r2的电流变小d 两个电阻消耗的总功率为12p1 解析 r1 3r2 u1 u2 r1 r2 3 1 p2 i22r2 i1 i2 p u i 4u 12p1 d 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 课堂讲义 二 焦耳定律热功率 1 焦耳定律 1 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 2 焦耳定律的表达式 q i2rt 这也是计算电热的公式 2 热功率 p q t i2r 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 课堂讲义 例2一台电动机 额定电压为100v 电阻为1 正常工作时 通过的电流为5a 则电动机因发热损失的功率为 a 500wb 25wc 1000wd 475w 解析 非纯电阻 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 b 课堂讲义 三 电路中能量的转化 1 功是能量转化的量度 同样 电功是电能转化为其他形式的能的量度 电热是电能转化为内能的量度 电功的定义式是w iut 电热的定义式是q i2rt 2 从能量转化的角度分析 电功与电热的数量关系为 w q 即iut i2rt 1 在纯电阻电路中 如白炽灯 电炉 电熨斗 电饭锅 电烙铁等构成的电路 电流做功使电阻发热 电能全部转化为内能 电功等于电热 即w q或iut i2rt 在计算电热和电功时 可采用公式w q iut u2t r i2rt pt中任一形式进行计算 由iut i2rt可进一步得出 u ir 即欧姆定律适用于纯电阻电路 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 课堂讲义 三 电路中能量的转化 2 从能量转化的角度分析 电功与电热的数量关系为 w q 即iut i2rt 2 在非纯电阻电路中 如含有电动机 电解槽 给蓄电池充电 日光灯等 电流做功将除转化为内能外 还转化为机械能 化学能等 此时有w q e其他 或iut i2rt e其他 此种情况下 电功只能用公式w iut进行计算 电热q只能用公式q i2rt进行计算 由iut i2rt可进一步得出 u ir 即欧姆定律不适用于非纯电阻电路 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 课堂讲义 三 电路中能量的转化 2 从能量转化的角度分析 电功与电热的数量关系为 w q 即iut i2rt 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 3 闭合电路中的能量转化关系 电源有内阻 当电源与外电路组成闭合电路时 电流通过电源会使电源发热而消耗一部分内能 其余部分电能向外界输出 即 eit u内it u外it ei u内i u外i 对于纯电阻电路该式可写为ei i2r i2r 课堂讲义 例3如图所示的电路中 电源电动势e 10v 内阻r 0 5 电动机的电阻r0 1 0 定值电阻r1 1 5 电动机正常工作时 电压表的示数u1 3 0v 求 1 电源释放的电功率 2 电动机消耗的电功率及将电能转化为机械能的功率 3 电源的输出功率 非纯电阻元件 解析 2 电动机两端的电压u0 e i r r1 6v 1 电路中的电流 pm u0i 12w 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 电源释放的总功率 p释 ei 20w 根据能量守恒 3 电源的输出功率为 p出 p释 p内 p释 i2r 18w 对点练习 对电功 电热 电功率 热功率的考查 1 电功率的计算公式p u2 r中 u是加在用电器上的电压 r是用电器的电阻 此式可用于 a 计算电冰箱的功率b 计算电风扇的功率c 计算电烙铁的功率d 计算洗衣机的功率 p ui 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 只适合纯电阻 c 对点练习 非纯电阻电路的特点及有关计算 2 一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同 都通过相同的电流 在相同时间内 a 电炉放热与电动机放热相等b 电炉两端电压小于电动机两端电压c 电炉两端电压等于电动机两端电压d 电动机消耗的功率大于电炉的功率 q i2rt 相等 一个非纯电阻一个纯电阻 abd 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 对点练习 3 如图所示是一直流电动机工作时的电路图 电动机内阻r 0 8 电路中另一电阻r 10 直流电压u 160v 电压表示数uv 110v 试求 1 通过电动机的电流 2 输入电动机的电功率 3 电动机输出的机械功率 解析 串联 1 电阻r的分压 ur u uv 160 110 v 50v 通过电阻r的电流 ir a 5a 通过电动机的电流im ir 5a 2 电动机的分压um uv 110v p入 im um 550w 3 热功率 p热 i2r 20w p出 p入 p热 530w 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 焦耳定律电路中的能量转化 非纯电阻电路的特点及有关计算 对点练习 4 如图所示 直流电动机线圈的电阻为r 电源内阻为r 当该电动机正常工作时 路端电压为u 通过电动机的电流为i 则 a 电动机内部的发热功率为i2rb 电动机的机械功率为iuc 电