2018年高中物理 第2章 恒定電流 2.5 焦耳定律課件 新人教版選修3-1.ppt

第二章 恒定電流第五節(jié) 焦耳定律,想想他們有什么共同點？,提問：在靜電學(xué)中，我們怎樣計 算電場力做功？,定義途徑； 利用電勢差求電功WAB = qUAB,從能量轉(zhuǎn)化的角度總結(jié)電路的某些規(guī)律,探討幾個用電器的能量轉(zhuǎn)化情況,a、電流流過電爐 b、電流流過電解槽 c、電流流過電風(fēng)扇,電能轉(zhuǎn)化為熱能。,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能,電能轉(zhuǎn)化為機械能和熱能,一、電功和電功率,如圖一段電路兩端的電壓為U，通過的電流為I，在時間t內(nèi)通過這段電路任一橫截的電荷量,則電場力做功即：,思考問題：以上的推導(dǎo)和結(jié)論與電路的性質(zhì)（如：前面a、 b、c三種電路）有沒有關(guān)系？,結(jié)論：沒有關(guān)系！,電流做功的實質(zhì):電場力推動電荷做功 電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。,1電功：在一段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱為電功,電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流 I 和通電時間 t 三者的乘積,在國際單位制中電功的單位是焦（J），常用單位有千瓦時（kWh）.,1kWh3.6106J,2電功率：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率,（）一段電路上的電功率P等于這段電路兩端的電壓U和電路中電流I的乘積,（）電功率表示電流做功的快慢,（）單位：在國際單位制中是瓦（W），常用單位還有毫瓦（mW），千瓦（kW）,1kW103W106mW,額定功率和實際功率：用電器銘牌上所標稱的功率是額定功率，用電器在實際電壓下工作的功率是實際功率用電器只有在額定電壓下工作實際功率才等于額定功率,幾種常見家用電器的額定功率,P額是個定值，P實是個變值。 P額P實。,三、焦耳定律（實驗定律）,1、內(nèi)容：,2、定義式：QI2Rt,3、 適用于一切電路 （純電阻電路、非純電阻電路）中電熱的計算。,非純電阻電路和純電阻電路？,電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能如白熾電燈、電爐、電熱毯等,只有部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 電路中含用電動機、電解槽等。,電功率和熱功率,將a類電路用能量守恒的關(guān)系寫出完整的方程 寫方程化簡得出歐姆定律 對b類和c類電路電路應(yīng)用同樣的關(guān)系，還能得出歐姆定律嗎？ 不能。 可以看出，并不是所有的用電元件都是適用歐姆定律的,2其他 22,非純電阻電路,純電阻電路,純電阻電路:,電能 內(nèi)能,Q I2Rt,W UIt,=,I=U/R,M,非純電阻電路:,電能 內(nèi)能+其它形式的能,W,W - Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,說明：歐姆定律不適用于非純電阻電路！,指某段電路在某段時間內(nèi)消耗的全部電能!,指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分電能!,純電阻電路:,非純電阻電路:,電能 內(nèi)能,電能 內(nèi)能+其它形式的能,Q I2Rt,W UIt,=,I=U/R,電功 = 電熱,：W=Q,= UIt,=I2Rt,=U2t/R,電功率=熱功率：P =P熱 = UI = I2R = U2/R,M,W,W - Q,Q,UIt, I2Rt,IU/R,電功：W= UIt,電熱：Q=I2Rt,電功率：P=UI,熱功率：P熱=I2R,電功等于電熱,電功大于電熱,電熱,1. 電功W 定義：在一段電路中電場力所做的功,也就是通常 說的電流所做的功,簡稱電功. 公式：W=UIt 單位：J,2. 電功率P 定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率 公式：P=W/t=UI 單位：W,kW,kWh,1kWh=3.6106J,小結(jié)：電功和電功率、電熱和熱功率,3. 焦耳定律 內(nèi)容：電流通過某導(dǎo)體，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量, 跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時間成正比。 公式：Q=I2Rt,公式：P熱=Q/t=I2R 單位：W kW,4. 熱功率：P熱,導(dǎo)體在單位時間內(nèi)發(fā)出的熱量,電功與電熱,1、純電阻電路：,WUItI2Rt,PUII2R,QI2RtUItW,2、非純電阻電路：含有電動機、電解槽的電路，歐姆定律不再適用,電功 WUItI2Rt,電功率 PUII2R,電熱 QI2RtUIt,1、加在某臺電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為r，則電動機線圈上消耗的熱功率為（ ） AP BU 2/ r CP 2r /U 2 DP P 2r / U 2,非純電阻電路中計算 電功率只能用P=UI， 熱功率只能用P熱=I2R,課堂訓(xùn)練,C,2、某一用直流電動機提升重物的裝置如圖所示重物的質(zhì)量m50kg，電源電動勢110V不計內(nèi)阻及各處的摩擦，當電動機以v0.90ms的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流強度I5A，由此可知電動機線圈的電阻 R 。,答案：4,典型例題,例2、把標有“220V100W”的燈泡接到220V的電路中，通過燈絲的電流I和實際功率各有多大？若接到110V的電路中結(jié)果又怎樣？（假定燈絲的電阻不變。）,解：燈泡的電阻R=U2/P=2202/100=484 （1）燈泡接220V時，通過燈絲的電流 I=U/R=220/484A=0.45A 實際功率P=UI=220220/484W=100W （2）燈泡接110V時，通過燈絲的電流 I/=U/R=110/484A=0.23A 實際功率P/=U/I/=110110/484W=25W,例3、把兩個相同的電燈分別接成如圖所示的兩種電路，調(diào)節(jié)變阻器，使電燈都正常發(fā)光若兩電路消耗的總功率分別為P1、P2，兩個變阻器R1、R2消耗的電功率分別為P1、P2，則可以判定 ( ) (A) P12P2 (B) P1P2 (C) P12P2 (D) P12P2,答案：AD,例4、一根電阻絲在通過2C的電量時，消耗電能是8J。若在相同時間內(nèi)通過4C的電量，則該電阻絲兩端所加電壓U和該電阻絲在這段時間內(nèi)消耗的電能E分別為 （ ） AU4V BU=8V CE16J DE=32J,答案：BD,例5、有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機不轉(zhuǎn)，測得流過電動機的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1A。求： （1）電動機正常工作時的輸出功率。 （2）如在正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時電動機的發(fā)熱功率多大？（提示：電動機在電路中轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器）,答案：1.5W，8W,例6、如圖所示的電路中，電源電動勢6V，內(nèi)阻r1，M為一直流玩具電動機，其電樞電阻R1=2，限流電阻R2=3，電壓表示數(shù)為3.6V，求玩具電動機得到的電功率和轉(zhuǎn)化為機械能的功率,答案：2.16W，1.44W,例7、已知R1、R2都標有4W 100字樣，而R3標有1W 100字樣按圖中所示的電路連接，則A、B間允許消耗的最大電功率為 W,答案：1.5W,探究實驗： 給你玩具電風(fēng)扇1臺、干電池2節(jié)、電壓表和電流表各 1 只、導(dǎo)線若干。 請你設(shè)法測出電風(fēng)扇的直流電阻，以及電風(fēng)扇工作時總功率(電功率）和輸出的機械功率。,電能 內(nèi)能,卡?。?運轉(zhuǎn)：,M,電能 機械能+內(nèi)能,小結(jié)：,1、公式W=UIt和P=UI是電功和電功率的一般表達式，適用于任何用電器，它表示用電器消耗的全部電功和電功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R=U2/R則是前面兩公式與歐姆定律結(jié)合而導(dǎo)出的，它們實際上只適用于純電阻電路。,2、電流通過用電器做功的過程實際上是電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的過程。電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。,