高中物理 焦耳定律课件 新人教版选修31.ppt

5焦耳定律 1 理解电功的概念 知道电功是指电场力 或电流 对自由电荷所做的功 理解电功的公式 能进行有关的计算 2 理解电功率的概念和公式 能进行有关的计算 3 知道电功率和热功率的区别和联系 当骑电动车上八达岭 时电瓶为什么会容易毁坏 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的能的过程就是电流做功的过程 一 电功 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的能的量度 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 电场力做功 w qu 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面的电荷量q it 电荷量 q it 电流在一段电路中所做的功w等于这段电路中的电流i 这段电路两端的电压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 w uit 2 公式 电功普适公式 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等于这段电路上的电流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 p w t iu 2 公式 电功率普适公式 几种常见家用电器的额定功率 4 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 5 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 电流的热效应 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 2 公式 1 推导 电能全部转化为内能 q w iut 欧姆定律 u ir q i2rt 2 实验 焦耳定律探究 热量与电流 焦耳定律的学习 q i2rt 3 公式 电热普适公式 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 如白炽灯 电炉 电烙铁及转子被卡住的电动机 的电路 非纯电阻电路 电路中含有正在转动的电动机或正在发生化学反应的电解槽的电路 4 单位 焦 j 千瓦时 kw h 焦耳定律 说明 转子被卡住的电动机也是纯电阻器件 满足欧姆定律 1 定义 单位时间内的发热量 四 热功率 p q t i2r 2 公式 3 单位 瓦 w 千瓦 kw 热功率普适公式 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 纯电阻电路 电能 内能 qi2rt wiut i u r 非纯电阻电路 电能 内能 其他形式的能 w w其 q iut i2rt i u r 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能 欧姆定律不适用于非纯电阻电路 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 其他形式的能 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 cd 1 计算任何用电器的电功率都适用的公式是 在串联电路中 功率跟电阻成正比 a 2 如图所示的电路中 三电阻串联 其阻值r1 2 r2 3 r3 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 3 如图所示的电路中 三电阻并联 其阻值r1 2 r2 3 r3 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 在并联电路中 功率跟电阻成反比 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 b abcd 5 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 6 加在某台电动机上的电压是u 电动机消耗的电功率为p 电动机线圈的电阻为r 则电动机线圈上消耗的热功率为 a pb u2 rc p2r u2d p p2r u2 c 7 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 解法一 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 解法二 根据能量守恒定律得 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 1 电功w定义 公式 w iut单位 j kw h1kw h 3 6 106j 2 电功率p定义 公式 p w t iu单位 w kw 对纯电阻电路 电