第五节电功率.ppt

第五节电功率 1 知道电功是指电场力对自由电荷所做的功 做功的过程是将电能转化为其他形式能量的过程 2 理解电功 电功率的概念及表达式的物理意义并能用电功的公式进行有关的计算 3 知道电功率 热功率的联系和区别 生活中的用电器 生活中的用电器 功能多样的用电器 思考 用电器通电后 可以将电能转化成其他形式的能 请同学们列举生活中常用的用电器 并说明其能量的转化情况 1 电灯 2 电炉 3 电动机 思考 这些过程是如何实现电能向其他各种形式的能量的转化的 把电能转化成内能和光能 把电能转化成内能 把电能转化成机械能 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力推动电荷定向移动所做的功 将电能转化为其他形式的能 一 电功 W 1 定义 电功就是通常说的电流所做的功 简称电功 2 电流做功的实质 U I E W UIt W qU q It q 在时间t内 通过这段电路上任一横截面的电荷量为多少 电荷q由这段电路的一端移到另一端 在这个过程中 静电力做了多少功 3 如何计算电功大小呢 4 电功电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 电路中的电流I和通电时间t三者的乘积 5 单位 国际单位制中是J W UIt 为了表示电流做功的快慢 在物理学中引入了电功率 在相同时间内这些用电器消耗的电能相等吗 在相同时间内哪一种用电器消耗的电能最多 二 电功率 P 1 定义 单位时间内电流所做的功叫做电功率 2 公式 3 单位 SI中是W 常用单位 kW 说明 利用电功率的公式P UI计算时 电压U的单位用V 电流I的单位用A 电功率P的单位就是W 为什么有些用电器通电后会发热呢 注意 若导体只有电阻 即通常所说的纯电阻 则电场力所做的功全部转化为电路中的内能 即 Q W 当电流流过导体时 自由电子与金属中的正离子会发生碰撞 电能会转化为内能 在一段只有电阻元件的纯电阻电路中 电场力所做的功W等于电流通过这段电路时发出的热量Q 即 Q W 一段电路因发热而消耗的功率称为热功率 三 焦耳定律 1 焦耳定律 2 热功率 1 纯电阻电路 特点 电流做功消耗的电能全部转化为内能 四 电功率与热功率 UIt I2Rt 热功率 P UI I2R 只含有电阻的电路 如白炽灯 电炉 电热毯 电烙铁等电热器件组成的电路 转子被卡住的电动机也可看做纯电阻器件 2 非纯电阻电路 Q 2 2 其他 有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路 电流做功消耗的电能只有部分转化为内能 绝大部分转化为内能以外的其他形式的能量 要注意电功 电功率 和电热 热功率 求解的区别 3 电功率与热功率 1 区别 电功率是指某段电路的全部电功率 决定于这段电路两端的电压和通过的电流的乘积 热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率 决定于通过这段电路电流的平方和这段电路电阻的乘积 2 联系 对纯电阻电路 电功率等于热功率 对非纯电阻电路 电功率等于热功率与转化为除热功率外其他形式的功率之和 五 闭合电路中的功率 由闭合电路欧姆定律知 E U外 U内得 IE IU外 IU内 此式反映了闭合电路中的能量转化关系 其中 IE 表示电源提供的电功率IU外 表示外电路消耗的电功率IU内 表示内电路消耗的电功率 1 电功和电功率 电功 W UIt 电功率 P UI 2 电热和热功率 电热 Q I2Rt 热功率 P热 I2R 3 两种电路 纯电阻电路 W Q 非纯电阻电路 W Q 4 闭合电路中的功率 IE IU外 IU内 1 在某段电路中 其两端电压为U 通过的电流为I 通电时间为t 该段电路中的电阻为R 则关于这段电路中电功率和热功率的关系 下列结论正确的是 A 电功率一定为UI 热功率一定为B 电功率可能小于热功率C 若这段电路为纯电阻电路 则电功率等于热功率D 若这段电路为非纯电阻电路 则电功率大于热功率 ACD 2 规格为 220V1000W 的电炉 求 1 电炉正常工作时 通过电阻丝的电流 2 电炉的电阻 I额 A 4 5A 2 电炉的电阻 R 解析 1 由P UI知 电炉正常工作时 48 4 3 如图电路中 电源电压为60V 内阻不计 电阻R 2 电动机的内电阻为R0 1 6 电压表的示数为50V 电动机正常工作 求电动机的输出功率 解析 电动机正常工作 两端的电压U0 50V 则电阻R两端的电压为U 10V 所以电路的电流I A 5A电动机的输出功率P出 U0I I2R0 210W 4 如图所示 有一提升重物用的直流电动机 内阻r 0 6 R 10 U 160V 电压表的读数为110V 求 1 通过电动机的电流是多少 2 输入到电动机的电功率是多少 3 在电动机中发热的功率是多少 4 电动机工作1h所产生的热量是多少 解析 1 设电动机两端的电压为U1 电阻R两端的电压为U2 则U1 110V U2 U U1 160 110 V 50V通过电动机的电流为I 则I 5A 2 输入到电动机的电功率为P电 P电 U1I 110 5W 550W 3 在电动机中发热的功率为P热 P热 I2r 52 0 6W 15W 4 电动机工作1h所产生的热量为Q Q I2rt 52 0 6 3600J 54000J 说明 因为电动机是非线性元件 欧姆定律对电动机不适用 所以计算通过电动机的电流时 不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻 通过计算发现 电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率 1 电功和电功率 电功 W UIt