焦耳定律电路中的能量转化

1、2.6 焦耳定律 电路中的能量转化第一课时一、电功一、电功1. 电功：电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功回忆：回忆： 在静电学中，电场在静电学中，电场力做功的特点是什么？力做功的特点是什么？表达式？表达式？（1 1）特点：电场力做功与路径无关，只取决于初末位置）特点：电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差的电势差（2 2）利用电势差求电功）利用电势差求电功WWABAB = qU = qUABAB2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢3.国际单位：瓦（W） 1W=1J/s 常用单位补充：毫瓦（mW），千瓦（kW），兆瓦（MW）1kW103W106mW=10-3MW1.

2、电功率：电流所做的功与做这些功所用时间的比值叫做电功率二、电功率二、电功率 一段电路上的电功率一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压等于这段电路两端的电压U和电路中电流和电路中电流I的乘积的乘积 适用于适用于一切电路的电一切电路的电功率功率UItWP 三、焦耳定律三、焦耳定律 热功率热功率1.焦耳热:电流通过电阻而产生的热量Q3.热功率:电阻通电所产生的热量Q与产生这 些热量所用时间 的比值表达式：RtIQ2焦耳定律：2.:QIRRItQP2热UIt WQ电热：即电能全部转化为热能，电功等于电热在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等）（白炽灯、电炉等）IRU 欧姆定律：RtI2Q 电热：在非纯电阻

3、电路中，（如电动机）电能大部分转化为机械能，但不可避免的一小部分转化为热能。UItW电功：tRUtUIt22RIQW结论：tRIQ2电热：WQUIR（欧姆定律不适用）（欧姆定律不适用）应该是应该是W=E机机+Q 问题问题: : 1.灯泡接入电路灯泡接入电路中时，灯泡和电线中中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得可是实际上灯泡热得发光，为什么电线的发光，为什么电线的发热却觉察不出来？发热却觉察不出来？ 2.2.电路中接入大电路中接入大功率的电炉，电线将功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至坏它

4、的绝缘皮，甚至引起火灾，这是为什引起火灾，这是为什么？么？家庭电路中使用功率过大家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾的用电器可能引起火灾纯电阻和非纯电阻电路的区别纯电阻和非纯电阻电路的区别纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路元件特点元件特点欧姆定律欧姆定律能量转化能量转化元件举例元件举例电路中只有电阻元件电路中只有电阻元件电路中除电阻元件外，还有将电路中除电阻元件外，还有将电能转化为其他能的用电器电能转化为其他能的用电器项目项目 I额额=P额额/U额额代入数据解得：I额额4.5A 例例1：规格为：规格为“220V，1000W”的电炉，求：的电炉，求： （1）电炉正常工作时，通过电

5、阻丝的电流）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 （2）电炉的电阻）电炉的电阻 （2）电炉的电阻：）电炉的电阻： R=U额额2/P额额 解：（解：（1）由）由P=UI知，电炉正常工作时：知，电炉正常工作时：代入数据解得：R=48.4例例2.2.一台电动机，线圈电阻是一台电动机，线圈电阻是0.4 0.4 ，当电动机两，当电动机两端加端加220V220V电压时，通过电动机的电流是电压时，通过电动机的电流是50A50A。 （1 1）这台电动机每分钟所做的机械功有多少，效）这台电动机每分钟所做的机械功有多少，效率是多少？率是多少？ （2 2）某时电动机突然被卡住而停止转动，则此时）某时电动机突然被卡住而停

6、止转动，则此时的电动机消耗的功率为多少？的电动机消耗的功率为多少？ 课堂练习课堂练习1：一个未知电路，测得它的两端一个未知电路，测得它的两端点点a，b之间的电阻是之间的电阻是R，在，在a，b之间加上之间加上电压电压U，测得流过这电路的电流为，测得流过这电路的电流为I，则未，则未知电路的电功率一定是知电路的电功率一定是( ) A . I2R B .U2/R C. UI D.I2R+UI精讲细练 课堂练习课堂练习2：一根电阻丝在通过一根电阻丝在通过2C的电量时，的电量时，消耗电能是消耗电能是8J。若在相同时间内通过。若在相同时间内通过4C的的电量，则该电阻丝两端所加电压电量，则该电阻丝两端所加电压

7、U和该电阻和该电阻丝在这段时间内消耗的电能丝在这段时间内消耗的电能E分别为（分别为（ ） AU4V BU=8V CE16J DE=32J2.6 焦耳定律 电路中的能量转化第二课时1电源内部：其他形式的能转化为电能同时，电源本身也有一定的电阻电流流过时电源也会发热，消耗一部分电能2外电路：通过电场力做功，将电源输出的电能转化为其他形式的能量3表达式： EItUItI2rt4物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE ，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r 之和，闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现一、电路中的能量转化EIUII2r内容内容物理量物理量PIE

8、P内内I2rP外外IU外外PI2(Rr)P内内I2rP外外I2RPP内内P外外或或IEI2rIU外外二、闭合电路中几种功率及相互关系二、闭合电路中几种功率及相互关系三、电源的三个功率以及关系三、电源的三个功率以及关系内出总内内出总三个功率关系：内电阻功率：外电路功率：电源总功率：PPP)(IUIP)()(EUIP)(EIP)(222drcrRRba四、电源的输出功率随外电阻变化的讨论电源的总功率P总=IE内耗功率：P内=I2r输出功率：P出=P总 - P内=IE - I2r=I U外= I2 R外当外电阻为纯电阻电路时当R外=r时,P出最大，且最大值为 P出m=E24r(R外+r)2=E2+4

9、r(R外-r)2R外P出=I2R外=E2R外 由图可知:同一功率对应着两个电阻值,两个电阻值之间有何关系呢?电源的功率最大时，其效率只有50例例1 1. .关于电功关于电功W W和电热和电热Q Q的说法正确的是的说法正确的是( ( ) )A A在任何电路中都有在任何电路中都有W WUItUIt、Q QI I2 2RtRt，且，且W WQ QB B在任何电路中都有在任何电路中都有W WUItUIt、Q QI I2 2RtRt，但，但W W不不一定等于一定等于Q QC CW WUItUIt、Q QI I2 2RtRt均只有在纯电阻电路中才成均只有在纯电阻电路中才成立立D DW WUItUIt在任何

10、电路中成立，在任何电路中成立，Q QI I2 2RtRt只在纯电只在纯电阻电路中成立阻电路中成立解析：解析：选选B.WB.WUItUIt、Q QI I2 2RtRt适用于一切电路，适用于一切电路，但在纯电阻电路中但在纯电阻电路中W WQ Q，在非纯电阻电路中，在非纯电阻电路中W WQ Q，B B对，对，A A、C C、D D错错C例例2 2、加在某台电动机上的电压是、加在某台电动机上的电压是U U，电动机，电动机消耗的电功率为消耗的电功率为P P，电动机线圈的电阻为，电动机线圈的电阻为r r，则，则电动机线圈上消耗的热功率为（电动机线圈上消耗的热功率为（ ）电动机）电动机输出的机械功率为（输出的机械功率为（ ）A AP BP BU U2 2/r /r C CP P2 2r/Ur/U2 2 D DPPPP2 2r/Ur/U2 2CDE、rsRBA例例3 3.A.A灯与灯与B B灯