lhx 第5节 焦耳定律

1、电炉通电时，电炉通电时，电能电能 电动机通电时，电动机通电时，电能电能 电路中能量的转化电路中能量的转化内能内能内能和机械能内能和机械能蓄电池充电时，蓄电池充电时，电能电能 化学能化学能功是能量转化的量度功是能量转化的量度电能转化成其他形式的能的过程电能转化成其他形式的能的过程 就是就是电流做功电流做功的过程的过程推导电流做功的公式：推导电流做功的公式：如图表示一段很小的电路，电荷在做从左向如图表示一段很小的电路，电荷在做从左向右的定向移动，他们从这段电路的左端移到右的定向移动，他们从这段电路的左端移到右端所用的时间记为右端所用的时间记为t。这段电路中的电流为。这段电路中的电流为I，两端的电势

2、差为两端的电势差为U。则求电流所做的功。则求电流所做的功W 1 1、电功：电场力（或电流）所做的功。、电功：电场力（或电流）所做的功。（1 1）定义式：）定义式：W=qU=UW=qU=UI It t（2 2）单位：焦耳（）单位：焦耳（J J）、千瓦时（）、千瓦时（kwhkwh）。）。1kwh=3.61kwh=3.610106 6J J 2 2、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。（1 1）定义式：）定义式：P=W/t=UP=W/t=UI I（2 2）单位：瓦特（）单位：瓦特（W W） 千瓦千瓦KW KW 电流做功消耗的是电流做功消耗的是电能电能。究竟电

3、能转化。究竟电能转化成什么形式的能，要看电路中具有哪种类型成什么形式的能，要看电路中具有哪种类型的元件。的元件。白炽灯、电炉等电热元件白炽灯、电炉等电热元件电能电能电流在这段电路中做的功等于这段电路发出电流在这段电路中做的功等于这段电路发出的热量的热量Q Q， Q=W=U Q=W=UI It t 又因为又因为U=IR U=IR 所以所以Q=IQ=I2 2RTRT又称为又称为电热电热即：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成即：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通过的时间成正比。正比，跟导体的电阻及通过的时间成正比。 焦耳定律焦耳定律RtIQ2 电热电热电功与电热：电功与

4、电热： （1 1）在纯电阻电路中，电功等于电热：）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=QW=Q。 即电能全部转化为内能：即电能全部转化为内能：UIt=IUIt=I2 2RtU=IRRtU=IR，也即欧姆定律成立。，也即欧姆定律成立。此时有：此时有： UIt=IUIt=I2 2Rt=Rt=（U U2 2/R/R）t t（2 2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：）在非纯电阻电路中，电功大于电热：WWQ Q。 即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化学即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化学能等其它形式的能量：能等其它形式的能量： UIt=IUIt=I2 2Rt+ERt+E其

5、它其它I I2 2RtURtUIRIR，也即欧，也即欧姆定律不成立。姆定律不成立。SVUIR热功率热功率1.1.定义：单位时间内的发热量定义：单位时间内的发热量2.2.物理意义：描述电流发热快慢的物理量物理意义：描述电流发热快慢的物理量3.3.表达式：表达式：P=IP=I2 2R R变式训练变式训练2某吸尘器中的电动机线圈电阻为某吸尘器中的电动机线圈电阻为1 ，接在，接在220 V的直流电压下，工作电流为的直流电压下，工作电流为1 A，则吸尘器则吸尘器:消耗的电功率为消耗的电功率为_；发热损耗的功率为发热损耗的功率为_；转化为机械能的功率为转化为机械能的功率为_220W1W219W该电动机的效

6、率为多少？该电动机的效率为多少？ =219/220 100 变式训练变式训练某电阻丝电阻为某电阻丝电阻为R=2，接在电，接在电路中时，电阻丝两端的电压为路中时，电阻丝两端的电压为U=10V，则，则电阻丝电阻丝:消耗的电功率为消耗的电功率为_；发热损耗的功率为发热损耗的功率为_；50W50WRIP2RUP2UIP tWP CD课本P54例题一个电动机，线圈电阻时一个电动机，线圈电阻时0.4，当它两端所，当它两端所加的电压为加的电压为220V时，通过的电流是时，通过的电流是5A。这。这台电动机每分钟所做的机械功有多少？台电动机每分钟所做的机械功有多少？例例2 2：有一直流电动机，把它接入：有一直流

7、电动机，把它接入0.2V0.2V电压的电路电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为中，电机不转，测得流过电动机的电流为0.4A0.4A，若电动机接入若电动机接入2V2V电压电路中，电动机正常工作，电压电路中，电动机正常工作，电流是电流是1A1A，求电动机正常工作时输出功率多大？，求电动机正常工作时输出功率多大？如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？机的发热功率是多大？（4 4）热功率：单位时间内发热的功率。）热功率：单位时间内发热的功率。 P=IP=I2 2R R（5 5）额定功率：）额定功率：用电器安全正常工作时消耗的功

8、率。用电器安全正常工作时消耗的功率。 实际功率：实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。用电器在实际电压下工作时消耗的功率。了解几个物理量了解几个物理量（1）电功）电功 W=UIT W=UIT （2）电功率）电功率 P=UIP=UI典型例题典型例题 例例1 1、把标有、把标有“220V 100W”220V 100W”的灯泡接到的灯泡接到220V220V的电路中，的电路中，通过灯丝的电流通过灯丝的电流I I和实际功率各有多大？若接到和实际功率各有多大？若接到110V110V的的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）解解：灯泡的电阻：灯泡的电阻R

9、=U2/P=2202/100=484 （1）灯泡接）灯泡接220V时，通过灯丝的电流时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率实际功率P=UI=220220/484W=100W （2）灯泡接）灯泡接110V时，通过灯丝的电流时，通过灯丝的电流 I/=U/R=110/484A=0.23A 实际功率实际功率P/=U/I/=110110/484W=25W 思考：小灯泡的亮暗程度由什么来衡量？思考：小灯泡的亮暗程度由什么来衡量？由小灯泡的实际功率来衡量由小灯泡的实际功率来衡量问题与练习问题与练习1.在几个电阻串联或并联组成的电路中，试根据在几个电阻串联或并联组成的电路中，试

10、根据串、并联电路的电流、电压特点证明以下论断：串、并联电路的电流、电压特点证明以下论断：（1）串联电路各个电阻消耗的电功率与它们的）串联电路各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成正比；电阻成正比；（2）并联电路各个电阻消耗的电功率与它们的）并联电路各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成反比；电阻成反比；（3）串联电路上消耗的总功率）串联电路上消耗的总功率P=UI等于各个电等于各个电阻上消耗的热功率之和；阻上消耗的热功率之和；（4）并联电路上消耗的总功率）并联电路上消耗的总功率P=UI等于各个电等于各个电阻上消耗的热功率之和。阻上消耗的热功率之和。问题与练习问题与练习（4 4）热功率：单位时间内发热的功率。）热功率：单