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

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1、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(diǎn)？,提問：在靜電學(xué)中，我們怎樣計(jì) 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(gè)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(jī)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(shí)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(shí)質(zhì):電場力推動(dòng)

2、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(shí)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(shí)（kWh）.,1kWh3.6106J,,2電功率：單位時(shí)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(shí)際功率：用電器銘牌上所標(biāo)

3、稱的功率是額定功率，用電器在實(shí)際電壓下工作的功率是實(shí)際功率用電器只有在額定電壓下工作實(shí)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(gè)定值，P實(shí)是個(gè)變值。 P額P實(shí)。,三、焦耳定律（實(shí)驗(yàn)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(jì)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(dòng)機(jī)、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

4、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(shí)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

5、 = 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(shí)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(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量, 跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻

6、和通電時(shí)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(shí)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(dòng)機(jī)、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(tái)電動(dòng)機(jī)上的電壓是U，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r，則電動(dòng)機(jī)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(jì)算 電功率只能用P=UI

7、， 熱功率只能用P熱=I2R,課堂訓(xùn)練,C,2、某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如圖所示重物的質(zhì)量m50kg，電源電動(dòng)勢110V不計(jì)內(nèi)阻及各處的摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v0.90ms的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I5A，由此可知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻 R 。,答案：4,典型例題,例2、把標(biāo)有“220V100W”的燈泡接到220V的電路中，通過燈絲的電流I和實(shí)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(shí)，通過燈絲的電流 I=U/R=220/484A=0.45A 實(shí)際功率P

8、=UI=220220/484W=100W （2）燈泡接110V時(shí)，通過燈絲的電流 I/=U//R=110/484A=0.23A 實(shí)際功率P/=U/I/=110110/484W=25W,例3、把兩個(gè)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(gè)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(shí)，消耗電能是8J。若在相同時(shí)間內(nèi)通過4C的電量，則該電阻絲兩端所加電

9、壓U和該電阻絲在這段時(shí)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(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1A。求： （1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率。 （2）如在正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率多大？（提示：電動(dòng)機(jī)在電路中轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(dòng)勢6V，內(nèi)阻r1，M為一直流玩具電動(dòng)機(jī)，其電樞電阻R1=2，限流電阻R2=3，電壓表示數(shù)為3.6V，求玩

10、具電動(dòng)機(jī)得到的電功率和轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率,答案：2.16W，1.44W,例7、已知R1、R2都標(biāo)有4W 100字樣，而R3標(biāo)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(shí)驗(yàn)： 給你玩具電風(fēng)扇1臺(tái)、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(shí)總功率(電功率）和輸出的機(jī)械功率。,電能 內(nèi)能,,,,,,卡住：,,運(yùn)轉(zhuǎn)：,,M,,,電能 機(jī)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(dá)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(shí)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(shí)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。,