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文档简介
1、一、电能的特点一、电能的特点1、无污染、无污染2、效率高、效率高3、便于输送、便于输送4、使用方便、使用方便5、便于转换、便于转换电灯发光,电能转化成光能电炉发热,电能转化成热能电扇转动,电能转化成动能电车开动,电能转化成动能电能电动机电动机机械能电热器电热器热能电电 灯灯热能、光能二二、电流做功的实质:、电流做功的实质: 电流做功的过程,实际上是电能电流做功的过程,实际上是电能转化为其它形式的能的过程。电流做转化为其它形式的能的过程。电流做了多少功,就有多少电能转化为其它了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能。形式的能。1. 电能是由其他形式的能转化而来的,如:(1)火力发电: 能转化为电
2、能(2)风力发电: 能转化为电能(3)太阳能电池板: 能转化为电能(4)干电池、蓄电池: 能转化为电能内内风风太阳太阳化学化学考点一:电能的转化及单位2. 在国际单位制中,电能的单位是 ,简称 ,符号是 。 家庭中常用的电能单位还有 ,学名叫 ,符号是 。 1度=1kw h=3.6106J焦耳焦耳焦焦J度度千瓦时千瓦时kw h俗称:电度表俗称:电度表又称:千瓦时计又称:千瓦时计(KWhKWh)计量用电计量用电器在一段器在一段时间里时间里消消耗的电能耗的电能.1 1 电能的计量:电能的计量:考点二:电能表1、电能表:、电能表: 用来测量用电器在一段时间内消耗的用来测量用电器在一段时间内消耗的2、
3、电能表上重要的参数:、电能表上重要的参数:3、电能表读数:、电能表读数:电能多少电能多少电能的单位:焦耳,简称焦,符号是J。常用单位kW.h.换算:1kW. h=3.6106J例例1. 如图:为某用户月初和月底电能表的示数如图:为某用户月初和月底电能表的示数 月初月初 月末月末 该用户当月用电:该用户当月用电: ;如果当地电费;如果当地电费0.5元元/kwh,该用户本月应交多少电费?该用户本月应交多少电费? 。162.4度度81.2元元典型例题:例例2. 某教学楼装有某教学楼装有“220V、10A”的电能表,该电路可的电能表,该电路可使用的最大功率为使用的最大功率为 W;最多可接;最多可接“2
4、20V、40W”灯泡灯泡 盏。盏。 例例3某参数为某参数为”2500 r/kW h” 的电能表连接在电路的电能表连接在电路中,该电路中只有一个功率为中,该电路中只有一个功率为1kW的用电器,工作的用电器,工作6分钟后,电能表的转盘转过分钟后,电能表的转盘转过 转。转。典型例题:220055250三三、电功的公式和单位、电功的公式和单位1 1、电功与哪些因素有关、电功与哪些因素有关通过实验得:用电器两端电压越大,通过的电流越通过实验得:用电器两端电压越大,通过的电流越大,大, 工作时间长,消耗的电能就越多,电流所做的工作时间长,消耗的电能就越多,电流所做的功也越多。功也越多。电功跟电压、电流和通
5、电时间成正比电功跟电压、电流和通电时间成正比即电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端即电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的的电压与电路中的与电路中的电流以及以及通电时间的乘积。的乘积。2 2、电功的计算公式:、电功的计算公式:W=UItW=UIt 推导得出:推导得出:W=UW=U2 2t/R W=It/R W=I2 2RtRt3 3、功的国际单位:、功的国际单位:焦耳焦耳(J J) 常用单位:千焦(常用单位:千焦(KJKJ)有关电功的计算有关电功的计算例1:一把电烙铁接在220V的电路中,通过的电流是350mA,问通电1h消耗的电能为多少焦?合多少千瓦时?解:由电功的公式得 W=U
6、It=220V0.35A3600s 答:消耗电能2.8105J,合0.078KWh 。合0.078KWh=2.8105J(1千瓦时=3.6*106焦)空调空调 约约1000W微波炉微波炉 约约1000W电炉电炉 约约1000W电热水器电热水器 约约1000W吸尘器吸尘器 约约800W电吹风机电吹风机 约约500W电熨斗电熨斗 约约500W洗衣机洗衣机 约约500W电视机电视机 约约200W电子计算机电子计算机 约约200W电冰箱电冰箱 约约100W电扇电扇 约约100W手电筒手电筒 约约0.5W计算器计算器 约约0.5mW电子表电子表 约约0.01mW电功率估算 电流通过用电器时所做的功有多有
7、少,电流通过用电器时所做的功有多有少, 那么电流做功时是否也那么电流做功时是否也有快有慢有快有慢 呢?呢?你认为在家庭中做功比较快的有那些用电器?你判断的依据是什么?常用用电器的功率(电功率表示电流做功的快慢)常用用电器的功率(电功率表示电流做功的快慢)电饭堡:电饭堡:500W-1000W 500W-1000W 热得快:热得快:1000W1000W饮水机:饮水机:500W 500W 空调:空调:1000W1000W左右左右电冰箱:电冰箱:100W 100W 电风扇:电风扇:100W100W电视机:电视机:40W-150W 40W-150W 洗衣机:洗衣机:200-300W200-300W100
8、W100W表示什么意思?表示什么意思?100W100W表示电流每秒做功表示电流每秒做功100100焦焦 电功率计算公式 W=UIt代入: P=UIUI ttRU2 推导二: P=I2RI2Rt 推导一: 一概念:P=WtP=U2R 电功率的国际单位 :瓦(W) 常用单位:千瓦(KW)RU2tWP= UI=I2R电功率的计算公式:电功率的计算公式:单位关系:单位关系:1千瓦千瓦=1000瓦瓦RIRUUItQtWP222121RRPP1221RRPP运用公式运用公式直接计算:直接计算:串联电路中:串联电路中:并联电路中:并联电路中:IURURIP11211211121121UIRIRUP 一只灯标
9、有“PZ220-100”,它表示什么意思?因为:额额额IUP所以:额I因为:R2UP额额所以:额R额PU2额额UP根据上述信息,可以求得哪些量?根据上述信息,可以求得哪些量?=(220伏)2100瓦=484欧=100瓦220伏=0.45安特点 物理比较 概念电功电功电功率电功率概念意义公式单位测量方法 联系电流在单位时间内所做的功电流在单位时间内所做的功电流做功多少电流做功多少电流做功快慢电流做功快慢W=UItP=UI焦耳焦耳 千瓦时千瓦时瓦特瓦特 千瓦千瓦用电能表直接测量用电能表直接测量用伏安法间接测量用伏安法间接测量W=P t电流所做的功电流所做的功电功和电功率的区别和联系电功和电功率的区
10、别和联系有关电功率的计算有关电功率的计算 例例2:2:一只标有一只标有 “ “PZ220PZ220100”100”的灯泡,若现测得它两端得的灯泡,若现测得它两端得电压为电压为200V200V的,则这只灯泡得实际功率是多少?的,则这只灯泡得实际功率是多少?分析:分析: “PZ220100”表示额定电压为表示额定电压为220伏,额定功率为伏,额定功率为100瓦,而现在灯泡实际电压为瓦,而现在灯泡实际电压为200伏,不等于额定电压。则伏,不等于额定电压。则实际功率也不等于额定功率了。只有灯得电阻不变,所以先实际功率也不等于额定功率了。只有灯得电阻不变,所以先算电阻算电阻R。解:R=U 2额P=(22
11、0伏)2100瓦= 484欧U2实P实=R=(200伏)2484欧=82.6瓦根据P额=U额I额,是否可以测出灯泡的额定功率? 例题例题1、“PZ22025”的灯泡,接在的灯泡,接在220V的电路的电路中,通过灯泡的电流有多大?这个灯泡的电阻有多中,通过灯泡的电流有多大?这个灯泡的电阻有多大?大?“PZ220V60”的灯泡呢?的灯泡呢?解:对“PZ22025”的灯泡:电流电阻对“PZ22060”的灯泡:电流电阻 例题例题2、“PZ22025”的灯泡,接在的灯泡,接在210V的电路中,实际发出的功的电路中,实际发出的功率是多大?接在率是多大?接在230V的电路中,实际发出功率又是多大?的电路中,
12、实际发出功率又是多大?“PZ22025”的灯泡接在的灯泡接在210V的电路中:的电路中:电流电流功率功率“PZ22060”的灯泡接在的灯泡接在230V的电路中:的电路中:电流电流功率功率电阻电阻 R=U2/P=(220V)2/25W=1936欧欧=2000=2000欧欧解:解: “PZ22025”的灯泡的内电阻的灯泡的内电阻 问题问题3 3:要在此电压(:要在此电压(380380伏)下仍然使灯正伏)下仍然使灯正常工作,你有什么办法?常工作,你有什么办法?方法:给此灯串联一个方法:给此灯串联一个电电 阻,如右图:阻,如右图:“220V,40W”R/U=380V解解: 而电路中的电流而电路中的电流
13、 所以所以A18. 0A112V220W40U额额PI 880112160/AVIUR那么串联电阻应满足什么条件?那么串联电阻应满足什么条件?R/两端电压两端电压U/U总总U额额380V-220V160V竞赛3、电灯的亮暗由下列哪个物理量决定的( )A、额定功率B、额定电压C、实际电压D、时间功率D灯泡发光的不同状态灯泡发光的不同状态120V220V250VU实实U额额 P实实 P额额正常工作正常工作 U实实 U额额 P实实 P额额不正常工作不正常工作 U实实 U额额 P实实 P额额不正常工作不正常工作 影响寿命影响寿命考点四:额定功率和实际功率考点四:额定功率和实际功率额定功率:额定功率:用
14、电器在额定电压下的功率(铭牌上标出的功率)实际电压:实际电压:用电器实际工作时的电压用电器在实际电压下的功率额定电压:额定电压:用电器正常工作时电压(铭牌上标出的电压)、电压、电流、电功率及灯的亮度关系电压、电流、电功率及灯的亮度关系电压关系电压关系 电流关系电流关系 电功率关系电功率关系 灯发光情况灯发光情况 U实实U额额 I实实I额额U实实U额额I实实I额额U实实U额额 I实实I额额 P实实 P额额 P实实 P额额 P实实 P额额 发光亮,发光亮,影响寿命影响寿命正常发光正常发光发光较暗发光较暗 典型例题:典型例题:例例1一个标有一个标有“220V 40W”的日光灯,其额定电的日光灯,其额
15、定电压为压为 V,额定功率为,额定功率为 W,电阻是,电阻是 ,当正常发光时,它两端的电压为当正常发光时,它两端的电压为 V,其电流,其电流为为 A,正常发光,正常发光1h,消耗的电能为,消耗的电能为 kw h,合合 J,1kw h的电能能让它正常发光的电能能让它正常发光 h;若将其接在若将其接在110V的电压下使用,实际电压是的电压下使用,实际电压是 V,实际电流是实际电流是 A,实际功率是,实际功率是 W。2204012102200.090.041.44 1052511o100.18 问题问题8 8:把这两个灯泡:把这两个灯泡(“220V(“220V,25W”25W”, “220V220V
16、,40W”)40W”)串联起来,接到串联起来,接到220220伏的电路伏的电路中,哪个灯泡消耗的功率大?(或哪个更亮)中,哪个灯泡消耗的功率大?(或哪个更亮)分析:从分析:从 可知,在额定电压相同的情况下,可知,在额定电压相同的情况下,额定功率小的灯丝电阻大,即额定功率小的灯丝电阻大,即“220V220V,25W”25W”的灯丝的灯丝电阻比电阻比“220V220V,40W”40W”的灯丝电阻大,又因为串联电的灯丝电阻大,又因为串联电路中电流处处相等,即路中电流处处相等,即I I1 1I I2 2 I I。根据。根据P PI I2 2R R可知,可知,电阻大的消耗的电功率大,所以两灯串联后电阻大
17、的消耗的电功率大,所以两灯串联后“220V220V,25W”25W”灯泡消耗的功率大,即此灯亮。灯泡消耗的功率大,即此灯亮。额额PU2R三、电功率与电阻的关系:三、电功率与电阻的关系:(不同用电器比较(不同用电器比较 )(1 1)并联电路)并联电路P1P2=R2R1电阻消耗的电功率与电阻成反比电阻消耗的电功率与电阻成反比P并并 = P1 + P2并联电路消耗的总功率等于并联电路消耗的总功率等于各电阻消耗功率之和。各电阻消耗功率之和。(2 2)串联电路:)串联电路:P1P2=R1R2电阻消耗的电功率与电阻成正比电阻消耗的电功率与电阻成正比P串串 = P1 + P2 串联电路消耗的总功率等于各电阻
18、串联电路消耗的总功率等于各电阻 消耗功率之和。消耗功率之和。测量小灯泡的电功率测量小灯泡的电功率U、I设 计 实 验测量小灯泡电功率,探究实际功率测量小灯泡电功率,探究实际功率和额定功率的关系和额定功率的关系 P=UI P=UIAV设 计 实 验 为了能为了能保护电路保护电路和和连续改变小灯泡连续改变小灯泡两端的电压两端的电压使其达到一定值使其达到一定值,于是要加于是要加入滑动变阻器。入滑动变阻器。设 计 实 验设 计 实 验小灯泡的额定电压:小灯泡的额定电压: 2.5 2.5 V V 小灯泡两端的电压电压U/V电流I/A 电功率P/w小灯泡 亮度等于额定电压高于额定电压低于额定电压使小灯泡两
19、端的电压约为额定电压的使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.21.2倍观倍观 察小灯泡的亮度,记录数据。察小灯泡的亮度,记录数据。4 4 使小灯泡两端电压低于额定电压,观察灯泡使小灯泡两端电压低于额定电压,观察灯泡 亮度并记录数据。亮度并记录数据。实验步骤实验步骤: :进 行 实 验小灯泡两端的电压电压U/V电流I/A电功率P/w小灯泡 亮度等于额定电压2.5高于额定电压3低于额定电压1.5小灯泡的额定电压:小灯泡的额定电压: 2.5 2.5 V V 小灯泡实际消耗的电功率不一定等于小灯泡实际消耗的电功率不一定等于额定功率。额定功率。结 论当小灯泡当小灯泡U U实实=U=U额额时,时,P P实实
20、=P=P额额; ;正常发光正常发光当小灯泡当小灯泡U U实实UU额额时,时,P P实实PP额额;较亮;较亮当小灯泡当小灯泡U U实实UU额额时,时,P P实实PP额额;较暗;较暗小灯泡的亮度是由它的小灯泡的亮度是由它的实际功率实际功率决定的决定的评估与交流实验中最可能出现错误的实验中最可能出现错误的是哪几个环节是哪几个环节在哪方面容易出现较大在哪方面容易出现较大的误差的误差在实验的设计、操作和分在实验的设计、操作和分析过程中,你发现了哪些析过程中,你发现了哪些新的问题新的问题温 馨 提 示测量小灯泡的电功率是初中物测量小灯泡的电功率是初中物理的重要实验,近年来对实验理的重要实验,近年来对实验中
21、存在的细节问题进行分析逐中存在的细节问题进行分析逐渐成为中考命题的一个热点。渐成为中考命题的一个热点。现象现象1 1:小成连接的实验电路,闭合开:小成连接的实验电路,闭合开 关,发现电压表的指针反偏关,发现电压表的指针反偏辨析:辨析:电压表的电压表的“+”+”、“”接线柱接线柱接反。接反。现象现象2 2:小黄连接的实验电路,闭合开:小黄连接的实验电路,闭合开 关,移动滑片,灯泡亮度变化明显,但关,移动滑片,灯泡亮度变化明显,但电流表的指针摆动较小,很难读出电流电流表的指针摆动较小,很难读出电流值。值。辨析:电流表选用的量程偏大。小灯泡辨析:电流表选用的量程偏大。小灯泡的的 电流一般小于电流一般
22、小于0.6A,0.6A,所以用所以用00.6A00.6A的量程即可。的量程即可。现象3:小洋连接的实验电路,变阻器与灯泡串联,但闭合开关时发现小灯泡特别亮。辨析: 1. 闭合开关前没有将滑动变阻器调到阻值最大。 2.如果将滑动变阻器的上面两个接线柱同时接入电路也会出现这种情况。现象4:小宇连接的电路,闭合开关后发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针不动。 辨析:产生这个现象的原因可能有两个: 一是小灯泡开路,即小灯泡的灯丝断了或接线没有接好 另一原因是电流表和电压表的位置接反了现象现象5 5:小琪的实验电路连接正确,但是:小琪的实验电路连接正确,但是实验中无论怎样调节滑动变阻器,小灯实验中无
23、论怎样调节滑动变阻器,小灯泡都不能正常发光(始终比较暗泡都不能正常发光(始终比较暗)。)。 原因:小灯泡比较暗,说明它两端的电压原因:小灯泡比较暗,说明它两端的电压比较小,而当滑动变阻器接入电路的电阻比较小,而当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,小灯泡两端的电压就是电源的电为零时,小灯泡两端的电压就是电源的电压,可见,问题只能是压,可见,问题只能是电源的电压太低电源的电压太低。因此,完成这个实验时,电源的电压一定因此,完成这个实验时,电源的电压一定要比小灯泡的额定电压大要比小灯泡的额定电压大20%20%以上。以上。现象现象6 6:小颖连接的实验电路,闭合开:小颖连接的实验电路,闭合开关后,发现小
24、灯泡变亮时电流表的示关后,发现小灯泡变亮时电流表的示数变大,但是电压表的示数却变小。数变大,但是电压表的示数却变小。辨析:辨析:说明电压表测量的不是小灯泡的电压;而说明电压表测量的不是小灯泡的电压;而小灯泡的电压变大,滑动变阻器两端的电小灯泡的电压变大,滑动变阻器两端的电压正好变小,所以电压表实际测量的是滑压正好变小,所以电压表实际测量的是滑动变阻器的电压。动变阻器的电压。 测小灯泡的额定功率例例3 3:如图所示的是测定额定电压为:如图所示的是测定额定电压为2 25V5V 灯泡的额定功率的电路图灯泡的额定功率的电路图. .(1 1)a a是是_表,表,b b是是_表表. .(2 2)如果小灯泡
25、的阻值约为)如果小灯泡的阻值约为1010,电源由,电源由 2 2节干电池串联组成,电流表有量程为节干电池串联组成,电流表有量程为0 06A6A和和3A3A两两 档,电压表有量程为档,电压表有量程为3V3V和和15V15V两档,则两档,则a a表量程应选表量程应选 _ _ 档,档,b b表量程应选用表量程应选用_档档. .(3 3)闭合开关,发现小灯泡两端电压只有)闭合开关,发现小灯泡两端电压只有1 18V8V,滑动变,滑动变 阻器的滑片阻器的滑片P P应向应向 _ _ 端移动,才能使电压表示端移动,才能使电压表示 数为数为_ ._ .此时灯泡的实际功率就是额定功率此时灯泡的实际功率就是额定功率
26、. .(4 4)要测量的数据是)要测量的数据是_ _和和_,计算灯泡的,计算灯泡的 额定功率公式为额定功率公式为_. _. 电压电流3V06AA(左)25V电压电流P=UI请问家用普通灯泡是根据电流的什么效应制成的?请问家用普通灯泡是根据电流的什么效应制成的?典型例题:典型例题:例例1. 在在“测量小灯泡电功率测量小灯泡电功率”的实验中已知电源是两节新干的实验中已知电源是两节新干电池,小灯泡的额定电压为电池,小灯泡的额定电压为25V。(1)连接电路时,开关应连接电路时,开关应 。(2)请你用笔画线代替导线将图(甲)电路连接完整。请你用笔画线代替导线将图(甲)电路连接完整。(3)闭合开关前,应先
27、将滑动变阻器的滑片移到闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片移到_端。端。 若闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表指针偏转,电压若闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表指针偏转,电压表示数为表示数为0,原因可能,原因可能 是是 。 若发现电流表指针不动,而电压表有若发现电流表指针不动,而电压表有明显偏转(示数较大),则电路中发生明显偏转(示数较大),则电路中发生故障的原因是故障的原因是 。 断开断开右灯被短路了灯断路了(4) 小明排除故障后,实验得到的数据如下表。在第小明排除故障后,实验得到的数据如下表。在第1次实验中,次实验中, 小灯泡两端电压为小灯泡两端电压为2V时,电流表示数如图(乙),则通过时,
28、电流表示数如图(乙),则通过 小灯泡的电流为小灯泡的电流为_ A,此时小灯泡的实际功率为,此时小灯泡的实际功率为_W。(5) 由下表可知,小灯泡的额定功率为由下表可知,小灯泡的额定功率为_W;小灯泡的实际;小灯泡的实际 功率随实际电压的增大而功率随实际电压的增大而_(选填选填“增大增大”或或“减小减小”)。典型例题:典型例题:0.40.20.55增大增大(6)完成以上实验后,小明进一步测量并描绘出小灯泡的)完成以上实验后,小明进一步测量并描绘出小灯泡的电流随电压变化的曲线如图(丙)所示,通过图像发现灯丝电流随电压变化的曲线如图(丙)所示,通过图像发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明:的电阻是变
29、化的,这一现象表明: 。典型例题:典型例题:(7)测量小灯泡的电功率的原理测量小灯泡的电功率的原理是利用公式是利用公式 。 用用 测小灯测小灯泡两端的电压,用泡两端的电压,用 测通过小测通过小灯泡的电流;用灯泡的电流;用 改变小灯改变小灯泡两端的电压及通过它的电流,同泡两端的电压及通过它的电流,同时起到时起到 的作用。这种测量的作用。这种测量方法叫做方法叫做 法。法。小灯泡的电阻随温度小灯泡的电阻随温度的升高而增大的升高而增大P=UI 电压表电压表电流表电流表滑动变阻器滑动变阻器保护电路保护电路伏安伏安1.电灯的亮暗由下列哪个物理量决定的(电灯的亮暗由下列哪个物理量决定的( ) A.额定功率额
30、定功率 B.额定电压额定电压 C.实际电压实际电压 D.实际功率实际功率D攻关测试攻关测试6. 白炽灯灯丝断了以后,再搭上继续使用时,有以白炽灯灯丝断了以后,再搭上继续使用时,有以下几句说法,其中错误的是下几句说法,其中错误的是 ( ) A. 加在灯丝两端的电压不变;加在灯丝两端的电压不变; B. 通过灯丝的电流强度变大;通过灯丝的电流强度变大; C. 灯泡的实际功率增大;灯泡的实际功率增大; D. 灯泡的电阻增大灯泡的电阻增大。D考考你考考你8. 串联两电阻串联两电阻R1、R2,有,有R1: R2=3:5,那么,那么R1、R2的电功率之比为的电功率之比为 ( ) A、3:5 B、5:3 C、
31、6:10 D、10:6 串联电路:串联电路:A考考你考考你9.并联两电阻并联两电阻R1、R2,有,有R1: R2=3:5,那么,那么R1、R2的电功率之比为的电功率之比为 ( ) A、3:5 B、5:3 C、6:10 D、10:6 并联电路:并联电路:B1221RRPP考考你考考你10.有两个电阻有两个电阻R1、R2(已知(已知R1R2),如果将它们),如果将它们串联起来接入电路中,在相等的时间内它们消耗串联起来接入电路中,在相等的时间内它们消耗的电能分别为的电能分别为W1、W2,下面的说法中正确的是,下面的说法中正确的是 ( )AW1W2 BW1W2CW1=W2 D无法判断无法判断 W1=P
32、1t=I2R1t W2=P2t=I2R2tA考考你考考你 根据电流的热效应可以制造哪一类用电器?根据电流的热效应可以制造哪一类用电器?这一类用电器的主要组成部分是这一类用电器的主要组成部分是 ,材,材料的特点是料的特点是 。发热体发热体电阻率大,熔点高电阻率大,熔点高电热器放出的热量多少与那些因素有关?又是哪个科学家最先精确地确定了它们的关系?这一类用电器的能量转化的特点是什么?这一类用电器的能量转化的特点是什么? 灯泡接入电路中时,灯泡和电线中流过相同的电流,灯泡和电线都要发热,可是实际上灯泡热得发光,为什么电线的发热却觉察不出来? 电路中接入大功率的电炉,电线将显著发热,有可能烧坏它的绝缘
33、皮,甚至引起火灾,这是为什么?家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾意义意义:表示电流通过用电器有多少电能:表示电流通过用电器有多少电能转化为热能。转化为热能。公式:公式:Q=I2Rt 单位:单位:I安,R欧,t秒, Q焦 焦耳定律定量地描述了电能向热能转化的规焦耳定律定量地描述了电能向热能转化的规律,律, 用公式用公式Q = I2 Rt 来表示,适用于任何电路。来表示,适用于任何电路。 在电流所消耗的电能全部用来产生热量时,焦耳在电流所消耗的电能全部用来产生热量时,焦耳定律可根据电能公式定律可根据电能公式W=UIt和欧姆定律和欧姆定律 导出:导出:Q = W = UIt = t,这里的条
34、件是电能全部用来产生电,这里的条件是电能全部用来产生电热,上述公式才成立,所以,它们只适用于纯电阻电热,上述公式才成立,所以,它们只适用于纯电阻电路。在纯电阻电路中,在不同的情况下,选用不同的路。在纯电阻电路中,在不同的情况下,选用不同的公式去解决问题会更简便。公式去解决问题会更简便。 吹风机和电熨斗通电时都会吹风机和电熨斗通电时都会发热,哪种电器可以认为能将发热,哪种电器可以认为能将电能全部转化成内能?电能全部转化成内能?若电流所做的功若电流所做的功全部全部转化为电热器的内转化为电热器的内能,则:能,则:WQ所以,所以,QWUItI2Rt也可也可QWPt=若电流所做的功若电流所做的功只有一部
35、分只有一部分转化转化为内能,则只可用焦耳定律来计算为内能,则只可用焦耳定律来计算tRU2 例题:一根60的电阻丝接在36V的电源上,在5min内共产生多少热量? 先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流,再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。解:Q=I2Rt=(0.6)260300J=6480J 2 2、电流通过导体产生的热量叫、电流通过导体产生的热量叫。一、电流的热效应:一、电流的热效应:1 1、电流通过、电流通过一个导体,导体都要一个导体,导体都要,这种现象叫这种现象叫电流的热效应电流的热效应二、二、电热器电热器是利用是利用电流的热效应电流的热效应来工作的用来工作的用电器。电器。1 1、 常见
36、的电热器:常见的电热器:电热水器电热水器、电炉电炉、电烙电烙铁铁、电饭锅电饭锅、电熨斗电熨斗、电热毯电热毯等等等等。2 2、电热器电路模型、电热器电路模型 3 3、电热器结构、电热器结构主要部分是主要部分是发热体特点:发热体特点:电能电能 内能内能思考:思考:1、电流的热效应有什么利和弊?、电流的热效应有什么利和弊?2、如何减少电流热效应而产生的负面影响?、如何减少电流热效应而产生的负面影响?无污染,热效率高,方便控制和调节温度无污染,热效率高,方便控制和调节温度1)在家庭电路中,由于长期的电流热效应,在家庭电路中,由于长期的电流热效应,导线外的导线外的绝缘层绝缘层会加速会加速老化老化,甚至会
37、烧毁绝缘层,甚至会烧毁绝缘层而而引发火灾引发火灾。2)由于电流的热效应,会)由于电流的热效应,会影响影响家电家电的的使用性能使用性能和和寿命寿命。防止措施:加装防止措施:加装散热系统散热系统(如散热电扇)或为(如散热电扇)或为了更好散热而特别设计的结构(散热窗)了更好散热而特别设计的结构(散热窗)有关电能的计算有关电能的计算例例1 1:一把电烙铁接在:一把电烙铁接在220V220V的电路中,通过的电流的电路中,通过的电流是是350mA350mA,问通电,问通电1h1h消耗的电能为多少焦?合多少消耗的电能为多少焦?合多少千瓦时?千瓦时?解:由电能的公式得解:由电能的公式得 W=UIt=220V
38、W=UIt=220V0.35A0.35A3600s3600s 答:消耗电能答:消耗电能2.82.810105 5J J,合,合0.078KWh0.078KWh 。合合0.078KWh0.078KWh=2.8=2.810105 5J J(1千瓦时千瓦时=3.6106焦)焦)有关电功率的计算有关电功率的计算 例例2:2:一只标有一只标有 “ “PZ220PZ220100”100”的灯泡,若现测得它两端得的灯泡,若现测得它两端得电压为电压为200V200V的,则这只灯泡得实际功率是多少?的,则这只灯泡得实际功率是多少?分析:分析: “PZ220100”表示额定电压为表示额定电压为220伏,额定功率为
39、伏,额定功率为100瓦,而现在灯泡实际电压为瓦,而现在灯泡实际电压为200伏,不等于额定电压。则伏,不等于额定电压。则实际功率也不等于额定功率了。只有灯得电阻不变,所以先实际功率也不等于额定功率了。只有灯得电阻不变,所以先算电阻算电阻R。解:R=U 2额P=(220伏)2100瓦= 484欧U2实P实=R=(200伏)2484欧=82.6瓦根据根据P额额=U额额I额额,是否可以测出灯泡的额定功率?,是否可以测出灯泡的额定功率? 电功率计算注意电功率计算注意实际电功率随电压变化而改变,用实际电功率随电压变化而改变,用电器的额定电压只有个,而实际电器的额定电压只有个,而实际电压有个电压有个. .灯
40、泡亮暗由实际电功率大小决定灯泡亮暗由实际电功率大小决定. .电灯泡的电阻一般不变电灯泡的电阻一般不变, ,当电压发生当电压发生 改变时改变时, ,引起电流变化引起电流变化, ,从而引起实际从而引起实际 电功率大小变化电功率大小变化. .1无数无数 测小灯泡的额定功率测小灯泡的额定功率例例3 3:如图所示的是测定额定电压为:如图所示的是测定额定电压为2 25V5V 灯泡的额定功率的电路图灯泡的额定功率的电路图. .(1 1)a a是是_表,表,b b是是_表表. .(2 2)如果小灯泡的阻值约为)如果小灯泡的阻值约为1010,电源由,电源由 2 2节干电池串联组成,电流表有量程为节干电池串联组成
41、,电流表有量程为0 06A6A和和3A3A两两 档,电压表有量程为档,电压表有量程为3V3V和和15V15V两档,则两档,则a a表量程应选表量程应选 _ _ 档,档,b b表量程应选用表量程应选用_档档. .(3 3)闭合开关,发现小灯泡两端电压只有)闭合开关,发现小灯泡两端电压只有1 18V8V,滑动变,滑动变 阻器的滑片阻器的滑片P P应向应向 _ _ 端移动,才能使电压表示端移动,才能使电压表示 数为数为_ ._ .此时灯泡的实际功率就是额定功率此时灯泡的实际功率就是额定功率. .(4 4)要测量的数据是)要测量的数据是_和和_,计算灯泡的,计算灯泡的 额定功率公式为额定功率公式为_.
42、 _. 电压电压电流电流3V3V0 06A6AA A(左)(左)2 25V5V电压电压电流电流P=UIP=UI有关电热的计算有关电热的计算例例4 4:家用电熨斗为满足不同:家用电熨斗为满足不同布料的整烫需要,通常设计成布料的整烫需要,通常设计成三档不同的温度档右图是它三档不同的温度档右图是它的工作原理图,其中的工作原理图,其中、为电热丝,且为电热丝,且110110,图乙是电熨斗旋转开关在不同温度档时的连接情况图乙是电熨斗旋转开关在不同温度档时的连接情况 求电熨斗处于求电熨斗处于“高温档高温档”时,工作时,工作1 1分钟所产生的热量分钟所产生的热量Q=I2Rt=解:+R= 110 110 110
43、+ 110=55U2Rt=(220V)25560S =52810J答:电熨斗处于“高温档”时,工作1分钟所产生的热量为52810J.例例5 5:如图的所示为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶(一种在倒水时:如图的所示为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶(一种在倒水时导线脱离,用电加热的方便水壶)的名牌。某同学用这种电水壶烧开导线脱离,用电加热的方便水壶)的名牌。某同学用这种电水壶烧开水,他将水放至最大水量,测得水的初温是水,他将水放至最大水量,测得水的初温是2020,通电,通电5 5分分5050秒,水少秒,水少开(在一个标准大气压下)。试通过计算,回答下面问题。开(在一个标准大气压下)。试通过计算,回
44、答下面问题。(1 1)算一算此电水壶正常工作时的电流。)算一算此电水壶正常工作时的电流。(2 2)该电水壶电热丝的电阻多大?)该电水壶电热丝的电阻多大?(3 3)水所吸收的热量是多少?)水所吸收的热量是多少?(4 4)现测得电源电压为)现测得电源电压为210210伏,算一算此伏,算一算此 电水壶工作的效率。电水壶工作的效率。额定电压220V额定功率最大容量1210W1L解:(1)根据P额=U额I额,得:I额=P额U额=1210W220V=5.5A(2)根据得:U2额额RP额额=U2额额P额额R= =(220V)21210W=40(3)m=V=1千克Q=Cmt*1千克千克*(100-20)=4200焦焦/(千克千克. )=3.36*105U2实(4) P实=R(210V)2=40=1102.5W =QWQP实t=3.36*1051102.5W*350S=0.87=87%答:略公式小结公式小结电能电功率热量定义式W
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