三、电功 和 电功率

三 电功和电功率 王晓玲 新密市实验高中 导学质疑 思考 形成电流的条件是什么 导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动 电场力对定向移动的电荷做功吗 3 从能量转化的角度来讲 用电器是将什么形式的能量转化为什么形式的能量 学习目标 理解电功的内涵 能够从静电学的角度推导电功的表达式2 理解电功率和热功率的区别3 能够从能量守恒的角度计算复杂用电器的能量转化问题 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 一 电功和电功率 如图一段电路两端的电压为U 通过的电流为I在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量 则电场力做功即 q It W qu W UIt 交流探究 1 电功 在一段电路中电场力所做的功 也就是通常所说的电流所做的功 简称为电功 电流在一段电路上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 在国际单位制中电功的单位是焦 J 常用单位有千瓦时 kW h 1kW h 3 6 106J 2 电功率 单位时间内电流所做的功叫做电功率 一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积 电功率表示电流做功的快慢 单位 在国际单位制中是瓦 W 常用单位还有毫瓦 mW 千瓦 kW 1kW 103W 106mW 1 焦耳定律 电流通过导体时产生的热量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 也适用于非纯电阻电路 二 电热和热功率 纯电阻电路 只含有电阻元件的电路 如电炉 电烙铁等电热器组成的电路 白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻元件 非纯电阻电路 电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路 纯电阻电路 I2Rt Q W UIt U2t R I2Rt UIt W Q I2Rt 欧姆定律适用 欧姆定律不适用 非纯电阻电路 电功与电热的关系 一台电风扇的额定电压220V 正常工作时电流0 5A 电阻为 欧姆 问 通电一分钟 电流做了多少功 有多少电能发生转化 通电一分钟产生了多少的热量 思考 其他的能量到那里去了 例 2 热功率 单位时间内导体的发热功率叫做热功率 热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积 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 或这段电路上消耗的全部电功率 决定于这段电路两端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 例题 对计算任何用电器的电功率都适用的公式是 CD 1 一台电动机的线圈电阻为 欧姆 接在220V电源正常工作电流10A 求 电动机消耗电能的功率 电动机的输出功率 电动机每分钟产生的热量 电动机的效率 训练反馈 练习2 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 巩固创新 某一用直流电动机提升重物的装置 重物质量m 50kg