学鲁科版选修31 3.3焦耳定律 课件（3）（44张）.ppt

第三章恒定电流 第3节焦耳定律 1 理解电功及电功率 理解电能和其他形式的能量转化的关系 2 知道焦耳定律的物理意义 掌握焦耳定律在生活中的应用 3 从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别 知道纯电阻电路和非纯电阻电路 要点一电功和电功率1 电功 1 定义 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 2 公式 w iut 3 国际单位 焦 符号 j 4 实质 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功 5 意义 电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程 电流做了多少功 表明就有多少电能转化为其他形式的能 即电功是电能转化为其他形式的能的量度 w uit适用于任何电路 5 额定功率和实际功率 用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率 当用电器两端电压达到额定电压u额时 电流达到额定电流i额 电功率也达到额定功率p额 且p额 u额i额 用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率 为了使用电器不被烧毁 要求实际功率不能大于其额定功率 3 串 并联电路中的功率关系 负载 负荷 与 电阻 的区别 负载 或 负荷 是对用电器功率特征的一种习惯称谓 通常说 负载 或 负荷 大 是指用电器的功率大 并不是用电器的 电阻 大 在一般情况下 负载 大的用电器电阻反而小 如 220v60w 与 220v100w 的两个灯泡 后者功率较大 电阻却较小 要点二焦耳定律1 焦耳定律 1 内容 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 2 公式 q i2rt 3 单位 焦耳 符号是j 4 焦耳定律的微观解释 在电场力的作用下 金属中做定向移动的自由电子频繁地与金属正离子发生碰撞 不断地把定向移动的动能传递给正离子 使离子热运动加剧 从而把电能转化为内能 温度升高 5 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 电热是电能转化为内能的量度 只要电路中有电阻元件 电流通过电路时必产生电热 焦耳定律是一切电路中计算电热的普适公式 3 纯电阻电路与非纯电阻电路 1 两种电路的比较 2 电功与电热 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路 计算电功时都用w uit 功率都用p ui 热量都用q i2rt 热功率都用p i2r 若用变形式时 就要考虑是否是纯电阻电路 关于电功和电热 下面说法正确的是 a 任何电路中的电功w uit 电热q i2rt 且w qb 任何电路中的电功w uit 电热q i2rt 且w有时不等于q c 电功w uit在任何电路中都适用 q i2rt只在纯电阻电路中适用d 电功w uit 电热q i2rt 只适用于纯电阻电路 分析 w uit和q i2rt两公式的适用条件是判断问题的依据 解析 w uit适用于求一切电路中的电功 q i2rt适用于求一切电路中的电热 在纯电阻电路中 w q 在非纯电阻电路中 w q b选项正确 答案 b 方法总结 处理电路中的能量转化问题时 一要明确电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路 二要清楚题目求解的是电功还是电热 再选用相应的公式求解 某种材料的圆柱形金属导体两端加上电压u后 通过电流为i 导体中的自由电子的移动速率为v 则 a v与电流大小无关b v与电压成正比c 导体上电功率与u成正比d 电流在导体上做功大于焦耳热 变式训练1 1 答案 b 某投影机有10个相同的强光灯l1 l10 24v200w 和10个相同的指示灯x1 x10 220v2w 将其连接在220v交流电源上 电路如图 若工作一段时间后 l2灯丝烧断 则 a x1的功率减小 l1的功率增大b x1的功率增大 l1的功率增大c x2功率增大 其他指示灯的功率减小d x2功率减小 其他指示灯的功率增大 答案 c 2015 成都模拟 如图为学校自备发电机在停电时为教学楼教室输电的示意图 发电机输出电压恒为220v 发电机到教学楼的输电线电阻用图中r等效替代 若使用中 在原来工作着的日光灯的基础上再增加教室开灯的盏数 则 变式训练2 1 a 整个电路的电阻将增大 干路电流将减小b 因为发电机输出电压恒定 所以原来工作着的日光灯的亮度将不变c 发电机的输出功率将减小d 输电过程中的损失功率 即输电线路消耗的功率 将增大 解析 用电器属于并联连接方式 增加并联用电器的个数 总阻值减小 干路电流变大 a选项错误 输电线电阻分压ur ir 根据闭合电路欧姆定律得 u ul ur 输出电压u恒定 干路电流变大 ur变大 则日光灯两端电压ul变小 亮度变小 b选项错误 用电器增大 发电机的输出功率增大 c选项错误 输电过程中的损失功率pr i2r增大 d选项正确 答案 d 2014 杨浦区一模 如图所示是一提升重物用的直流电动机的电路图 已知电动机的内阻r机 0 5 电源电压u 4v 电压表的示数u 3v 电流表的示数i 0 1a g取10m s2 求 1 电动机的输入功率p入 2 如果重物质量m 0 1kg 在t 3s内匀速上升65cm 那么 这个直流电动机的效率是多少 答案 1 0 3w 2 72 方法总结 含电动机电路的分析与计算 并不是所有含有电动机的电路都是非纯电阻电路 要注意区分电动机正常工作和被卡住两种情况 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入 p机 p热 其中 p入 ui p热 i2r p机为机械功率 2 当电动机被卡住时 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 2015 北京六十七中期中 某品牌洗衣机的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示 根据表中提供的数据 计算出此洗衣机在额定电压下脱水时 通过洗衣机的电流约为 a 0 49ab 0 73ac 2 1ad 2 8a 变式训练3 1 答案 b 1 下列关于电功的说法中 错误的是 a 导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功b 电流做功的过程 就是电能转化为其他形式能的过程c 电流做功消耗的能量 由电源供给d 电功就是电能 解析 根据电场力做功的定义及特点 可以判断a b c均正确 电功是电能转化为其他形式能量的量度 功和能量是不同的概念 d错 答案 d 2 2014 扬州模拟 在下列四组用电器中 属于纯电阻用电器的一组是 a 电风扇和电动机b 白炽灯和电烙铁c 洗衣机和电冰箱d 电解槽和电吹风解析 用电器没有其他形式的能的输出 只有电热的产生的属于纯电阻用电器 电风扇 电动机 洗衣机 电吹风 电冰箱 电解槽等都属于非纯电阻用电器 白炽灯和电烙铁只有电热的产生 属于纯电阻用电器 b选项正确