25焦耳定律.doc

2015届物理(选修3-1) 第二章 恒定电流2.5 焦耳定律班级：_ 姓名：_ 第_组学习目标：1理解电流热效应的本质2掌握焦耳定律，并能进行有关计算3理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热学习重点：焦耳定律内容学习难点：电功和电热之间的联系和区别预习案知识点一：电功和电功率1、电功（W）：（1）能量转化 电炉通电时，_能转化为_能；电动机通电时，_能转化为_能；蓄电池充电时，_能转化为_能；电流做功的过程就是_能转化为_能的过程。（2）定义：电流流过导体，导体内的自由电荷在电场力作用下发生_，在移动的过程中，电场力对自由电荷做了_，也就是通常说的电流做的功，简称电功。（3）公式推导：电场力的功的定义式_，电流的定义式_，则有W=_。即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。在纯电阻电路中还可写成：W=_=_。（4） 国际单位：_（符号J），常用的单位还有：千瓦时（kWh）,亦称为度，1kWh=_J 。（5）物理意义：反应了_转化为_的多少。2、电功率（P）（1）定义： 内电流所做的功叫做电功率。（2）表达式：电流在一段电路上做功的功率等于 与 的乘积。即P = 。（3）单位：国际单位制中： 。（4）物理意义：表示电流做功的 。（5）额定功率：用电器在 （填“额定”或 “实际”）电压下正常工作所消耗的电功率。（6）实际功率：用电器在 （填“额定”或 “实际”）电压下工作所消耗的电功率3、W= qU=UIt是 的普适式，P= UI是 的普适式，适用于 电路。4、串并联中的功率分配（1）串联电路中的功率分配与电阻成 ，总功率等于各电阻消耗功率 。（2）并联电路中的功率分配与电阻成 ，总功率等于各支路消耗功率 。知识点二：焦耳定律1、电流的热效应：电流在通过导体时，导体要发热， 能转化为 能。这就是电流的热效应2、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的电阻成 ，跟通电时间成 。3、表达式：电热Q= ，。注意：焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是计算电热，都应选用焦耳定律。适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。4、热功率（P）：定义： 称为热功率。 表达式：P = 。5、电功和电热的区别和联系（1）电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端 和通过的 的乘积。热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的 和 的乘积（2）在纯电阻电路中：电流通过用电器以 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 ，电功 电热，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.（3）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 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 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 ，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.（4）电功和电热是两个不同的物理量，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（纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件；非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路）课程导学案探究一：电功和电功率 阅读教材P53页电功和电功率，回答以下问题：问题1：电功的实质是什么？课本是如何推导出电功的表达式的？问题2：电功和电功率各自的物理意义是什么？探究二：焦耳定律 阅读教材P53-54页焦耳定律，回答以下问题：问题3：什么是电流的热效应？探究三：电功和电热的比较、电功率和热功率的比较问题4：对任何电路，电流做功和电热，各自应如何计算？问题5：在纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间有什么样的关系？问题 6：在非纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间又是什么样的关系？电路结构分析 1、复杂电路的等效化简方法：（1）电路化简时的原则：、无电流的支路化简时可去除；、等电势的各点化简时可合并；、理想导线可任意长短；、理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路。2、含有电容器的直流电路的分析方法：、电路稳定时，电容器是断路的，其两端电压等于所并联的电路两端的电压；、电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电；如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并接的电路放电。例1、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率 ； （2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？针对训练：1、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（ ）A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路C在不是纯电阻的电路中，D焦耳热适用于任何电路2、一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它正常工作时，下述错误的是 （ ）A电动机的输出功率为U2R B电动机的发热功率为I2RC电动机的输出功率为IU-I2R D电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R3.下图电路中，电灯L1、L2都标有“220V，100W”；电灯L3、L4都标有“220V，40W”将A、B两端接入电源，最暗的灯是 ( )AL1 BL2 CL3 DL44.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为和，可以断定()A.B.C.=D.无法确定5、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内（ ） A.电炉和电动机产生的热量相同 B.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压 D.电炉和电动机两端电压相等6