湖北省丹江口市高中物理 第二章 恒定电流 2.5 焦耳定律课件1 新人教版选修31.ppt

2 5焦耳定律 生活小实验 电炉通电时 电能转化为内能 电动机通电时 电能转化为机械能 电池充电时 电能转化为化学能 电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程 一 电功 功是能量转化的量度 电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能 电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功 电场力对电荷做功 电荷的电势能减少 其他形式的能增加 1 定义 电场力 或电流 所做的功 电功是电能转化为其他形式能的量度 电场力做功 w qu 一 电功 一段电路两端的电压为u 通过的电流为i 则在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量 q it 2 公式 电流在一段电路中所做的功w等于这段电路中的电流i 电路两端的电压u 通电时间t三者的乘积 3 单位 焦 j 千瓦时 kw h 1kw h 3 6 106j 一 电功 w iut 2 公式 1 定义 电场力 或电流 所做的功 1 定义 单位时间内电流所做的功 表示电流做功的快慢 电流在一段电路上做功的功率p等于电流i与这段电路两端的电压u的乘积 3 单位 瓦 w 千瓦 kw 1kw 103w 二 电功率 额定功率和实际功率额定功率 用电器在额定电压下工作的功率 实际功率 用电器在实际电压下工作的功率 几种常见家用电器的额定功率 二 电功率 输入功率和输出功率输入功率 用电器输入端的电压与输入电流之积 输出功率 用电器输出端的电压与输出电流之积 在真空中 电场力对电荷做正功时 减少的电势能转化为电荷的动能 在金属导体中 在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞 把定向移动的动能传给离子 使离子热运动加剧 将电能全部转化为内能 三 电热 1 定义 电流通过导体产生的热量 电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢 三 电热 2 公式 1 推导 电能全部转化为内能 q w iut 欧姆定律 u ir 2 实验 1 定义 电流通过导体产生的热量 焦耳定律 电流通过导体产生的热量q等于电流i的二次方 导体的电阻r和通电时间t三者的乘积 焦耳定律适用于 纯电阻电路 非纯电阻电路 纯电阻电路 只含有电热元件的电路 如白炽灯 电炉 电烙铁 及转子被卡住的电动机 非纯电阻电路 电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路 q i2rt 2 公式 三 电热 3 单位 焦 j 千瓦时 kw h 1 定义 单位时间内的发热量 四 热功率 热功率p等于通电导体中电流i的二次方与导体电阻r的乘积 3 单位 瓦 w 千瓦 kw 纯电阻电路 电能 内能 qi2rt wiut i u r 非纯电阻电路 电能 内能 其它形式的能 w w其 q iut i2rt i u r 说明 欧姆定律不适用于非纯电阻电路 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能 指转化为内能的那部分电能 纯电阻电路 非纯电阻电路 电能 内能 电能 内能 其它形式的能 qi2rt wiut i u r 电功 电热 w iut i2rt u2t r 电功率 热功率 p iu u2 r i2r p热 w w其 q iut i2rt i u r 电功 w iut 电热 q i2rt 电功率 p iu 热功率 p热 i2r q 电功和电功率 电热和热功率 三 电热q定义 电流通过导体产生的热量 公式 q i2rt单位 j焦耳定律 电流通过导体产生的热量q等于电流i的二次方 导体的电阻r和通电时间t三者的乘积 一 电功w定义 电场力 或电流 所做的功 公式 w iut单位 j1kwh 3 6 106j 二 电功率p定义 单位时间内电流所做的功公式 p w t iu单位 wkw 四 热功率p热定义 单位时间内的发热量公式 p热 q t i2r单位 wkw 小结 对纯电阻电路 电功 电热电功率 热功率对非纯电阻电路 电功 电热电功率 热功率 例1 对计算任何用电器的电功率都适用的公式是 解析 用电器有的是纯电阻用电器 例电炉 电烙铁等 有的是非纯电阻用电器 例电动机 电解槽等 只有在纯电阻用电器的前提下 才可由改写电功率的表达式 所以 正确选项为c d 例2 对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 例3 一个电动机 线圈电阻是0 4 当它两端所加的电压为220v时 通过的电流是5a 这台电动机每分钟所做的机械功有多少 解 电动机消耗的电功率p电 电动机的发热功率p热 转化为机械能的功率p机 三者之间遵从能量守恒定律 p电 p热 p机由焦耳定律 电动机的热功率为 p热 i2r消耗的电功率为 p电 iu因此电动机所做机械功的功率 p机 p电 p热 iu i2r根据功率与做功的关系 电动机每分钟所做的机械功为 w p机t iu一i2r t 5 220 52 0 4 60j 6 5 104j 解 据能量守恒定律得 iut i2rt w故电动机每分钟所做的机械功为 w iu i2r t 5 220 52 0 4 60j 6 5 104j 例3 一个电动机 线圈电阻是0 4 当它两端所加的电压为220v时 通过的电流是5a 这台电动机每分钟所做的机械功有多少 对纯电阻电路 电功 电热电功率 热功率对非纯电阻电路 电功 电热电功率 热功率 小结 电功和电功率 电热和热功率 电功 电功率的计算 1 用电器正常工作的条件 用电器两端的实际电压等于其额定电压 用电器中的实际电流等于其额定电流 用电器的实际电功率等于其额定功率 由于以上三个条件中的任何一个得到满足时 其余两个条件必定满足 因此它们是用电器正常工作的等效条件 灵活选用等效条件 往往能够简化解题过程 2 用电器接入电路时 纯电阻用电器接入电路中 若无特别说明 应认为其电阻不变 用电器实际功率超过其额定功率时 认为它将被烧毁 1 一个电炉额定电压为220v 额定功率为800w 如果接入110v电路中 实际消耗的功率为多大 200w 2 下图所示的电路中 三电阻串联 其阻值r1 2 r 3 r 6 电路总电压为u 各电阻消耗的功率分别为p1 p2 p3 则p1 p2 p3等于 a 2 3 6b 6 3 2c 1 2 3d 3 2 1 在串联电路中 功率跟电阻成正比 a 在并联电路中 功率跟电阻成反比 3 下图所示的电路中 三电阻并联 其阻值r1 2 r 3 r 6 电路总电压为u 各电阻消耗的功率分别为p1 p2 p3 则p1 p2 p3等于 a 2 3 6b 6 3 2c 1 2 3d 3 2 1 d 4 如图 已知r1 6 r2 3 r3 4 则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为 1 2 6 5 在电阻上除了标明电阻值 还标明额定功率值 这是它工作时允许消耗的最大功率 超过这个功率 电阻器就会被烧坏 现有一个 100 4w 的电阻器 允许通过这个电阻器的最大电流为多大 允许加在这个电阻器两端的电压为多大 0 2a 20v 6 有人用一个 100 4w 的电阻和一个 50 8w 的电阻串联 作为150 电阻使用 则该150 电阻允许通过的最大电流为 能承受的最大电压为 额定功率为 0 2a 30v 6w 7 如图所示 两只灯泡l1 l2分别标有 110v 60w 和 110v 100w 字样 另外有一只滑动变阻器r 将它们连接后接入220v的电路中 要求两灯泡都正常发光 并使整个电路消耗的总功率最小 应使用下面哪个电路 b 8 电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温 又不会把饭烧焦的家用电器 如图 它的电路由控制部分ab和工作部分bc组成 k1是限温开关 手动闭合 当温度达到1030c时自动断开 不能自动闭合 k2是自动开关 当温度超过800c时自动断开 温度低于700c时自动闭合 r2是限流电阻 阻值2140 r是工作电阻 阻值60 锅中放好适量的米和水 插上电源 220v 50hz 手动闭合k1后 电饭锅就能自动煮好米饭并保温 1 简述手动闭合k1后 电饭锅加热 保温过程的工作原理 2 加热过程电饭锅消耗的电功率p1是多大 k1 k2都断开时电饭锅消耗的电功率p2是多大 3 若插上电源后