高中物理 第2章 第5节 焦耳定律同步辅导与检测课件 新人教版选修31.ppt

第5节焦耳定律 恒定电流 随着家用电器的增多 特别是空调 电热器等大功率用电器的使用 引发的火灾事故越来越多 据统计很大一部分火灾的事故原因是导线 插座或开关等元件温度升高而导致的 请思考 电流通过导体为什么会发热 产生的热量与电流大小和导线电阻等是什么关系呢 提示 电能转化为热能 关系为q i2rt 1 所谓电流做功 实质上是导体中的 对自由电荷的 在做功 2 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 即w 3 单位时间内电流所做的功叫做电功率 电流在一段电路上做功的功率p等于 与这段电路 的乘积 即p 答案 1 恒定电场静电力2 两端的电压u电流i通电时间tiut3 电流i两端的电压uiu 4 电流通过纯电阻电路做功时 电能全部转化为 5 电热q 热功率p 6 若电路中有电动机或电解槽 电能除转化为内能外 还转化为 或 它们之间遵从能量守恒 答案 4 导体的内能5 i2rti2r6 机械能化学能 一 电动和电功率1 电功 1 电功的定义 电场力对电荷做的功 叫做电功 2 电功的表达式 w qu uit 即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压 电路中的电流和通电时间的乘积 3 单位 焦耳 符号为j 2 电功率 1 定义 电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率 2 表达式 3 单位 瓦特 符号w 4 物理意义 表示电流做功的快慢 5 串联电路中 由p i2r知 i2 电阻越大 功率越大 并联电路中 由p u2 r知p1r1 p2r2 u2 电阻越小 功率越大 注意 电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程 电流做了多少功 表明有多少电能转化为其他形式的能 可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少 电功的表达式w uit以及电功率p ui适用于所有电流做功和功率的计算 一根电阻丝 通过2c电荷量所消耗的电能是8j 若在相同的时间内通过4c的电荷量 该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是 a 4v16jb 8v16jc 4v32jd 8v32j 分析 利用w qu可求出电压u1 再由可以求出u2 然后利用w qu求w2 解析 设电阻丝电阻为r 开始所加电压u1 则w1 q1u1即8 2u1 u1 4v设后来所加电压为u2 产生的热量为w2 则w2 q2u2 4 8j 32j 答案 d 变式迁移 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的能的过程c 电流做功消耗的能量 由电源来供给d 电功就是电能 d 二 焦耳定律和热功率1 焦耳定律 1 内容 电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比 跟导体的电阻成正比 跟通电时间成正比 2 表达式 q i2rt 3 适用范围 q i2rt是电热的定义式 可求任何电路中电流i通过电阻r时产生的热量 电热 4 焦耳定律的微观解释电流通过导体的时候 做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞 由于这种碰撞 电子在电场力的加速作用下获得的动能 不断传递给金属正离子 使金属正离子的热振动加剧 于是通电导体的内能增加 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 2 热功率单位时间内电流通过导体发热的功率叫热功率 热功率即电能转化为内能的功率 即 3 纯电阻电路和非纯电阻电路 一台电风扇 内阻为20 接上220v电压后 消耗功率为66w 问 1 电风扇正常工作时 通过电动机的电流是多少 2 电风扇正常工作时 转化为机械能的功率是多少 转化为内能的功率是多少 电动机的效率是多少 3 如果接上电源后 电风扇的风叶被卡住不能转动 这时电动机消耗的电功率和发热功率分别是多少 解析 1 用电器总功率是输入电压和电流的乘积 即p ui 所以 2 由于电风扇是非纯电阻用电器 输入的总功率一部分转变为内能 另一部分在电阻上转变为内能 且p p机 p内 电风扇正常工作时 转化为内能的功率的是p内 i2r 0 32 20w 1 8w 转化为机械能的功率是p机 p内 66w 1 8w 64 2w 电动机的效率是 3 电风扇的风叶被卡住后 通过电风扇的电流为消耗的电功率p1 i1u 11 220w 2420w 发热功率p内1 ir 112 20w 2420w 答案 1 0 3a 2 64 8w1 8w97 3 3 2420w2420w 变式迁移 2 一电动机线圈的电阻为1 线圈两端所加电压为2v时 电流为0 8a 电动机正常工作 1 在求电动机正常工作1min所消耗的电能时 有以下两种不同的解法 解法一 w uit 2v 0 8a 60s 96j解法二 w i2rt 0 8a 2 1 60s 38 4j你认为哪种解法对 请作出判断并说明理由 2 求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少 解析 1 解法一对 因为电动机工作时电能没有全部转化为内能 而大部分转化为机械能 解法二求出的是电动机工作时产生的电热 只占所消耗电能的一部分 2 电动机工作1min消耗的电能w uit 2v