高中物理 第2章 恒定電流 5 焦耳定律課件 新人教版選修3-1.ppt
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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-1,恒定電流,第二章,5 焦 耳 定 律,第二章,為什么電視機、電風扇通電時間長了會發(fā)熱? 電流產(chǎn)生的熱量和哪些因素有關?,,電功,1.定義 電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、_________________、通電時間t三者的乘積。 2.表達式 W=qU=________。 3.單位 國際單位為__________,符號為J。常用單位為千瓦時(kWh),亦稱為“度”,1度=__________焦耳。,電路中的電流I,UIt,焦耳,3.6×106,4.物理意義 反映電能轉化為其他形式能的多少。 5.對電功的理解 ①從力的角度,電流做功的實質(zhì)是__________對電荷做功。 ②從能的角度,電流做功是_______轉化為其他形式能的過程,電功的大小量度著電能的轉化,它標志著電能轉化為其他形式的能。,電場力,電能,電功率,功,時間,UI,瓦特,4.物理意義 表示電流做功的_________。 5.用電器的額定功率和實際功率 (1)額定功率:用電器長期正常工作時的__________,也就是用電器加上額定電壓(或通以額定電流)時消耗的電功率。 (2)實際功率:用電器__________時消耗的電功率。為了保證用電器不被損壞,要求實際功率不能大于其額定功率。,快慢,最大功率,實際工作,1.焦耳定律 (1)內(nèi)容:電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟__________的二次方成正比,跟導體的電阻及通電時間成__________。 (2)表達式:Q=__________。 2.熱功率 (1)定義:單位時間內(nèi)放出的熱量。,焦耳定律,電流,正比,I2Rt,I2R,用電爐燒水時,爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅,產(chǎn)生大量的熱,而連接電爐的導線卻不怎么熱,這是什么原因? 答案:通電導線跟電爐絲是串聯(lián)在一起的,通過它們的電流相等,而電爐絲的電阻比連接電爐絲的導線電阻要大得多。由焦耳定律Q=I2Rt知在相等的時間內(nèi)導線產(chǎn)生的熱量比電爐絲產(chǎn)生的熱量要少得多。,二、純電阻電路和非純電阻電路 1.兩種電路的比較,[特別提醒]不管是純電阻電路還是非純電阻電路,計算電功時都可以用W=UIt,功率都可以用P=UI,熱量都可以用Q=I2Rt,熱功率都可以用P=I2R,若用變形式時,就要考慮是否是純電阻電路。,(福建師大附中2014~2015學年高二上學期期末)如圖所示,電動機M的線圈電阻為r,接入電壓恒為U的電源時,電動機正常工作,此時電動機通過的電流為I,消耗的電功率為P、線圈電阻的發(fā)熱功率為P熱、輸出的機械功率為P出。則下列關系式正確的是( ) 答案:D,,(黑龍江哈爾濱一中2014~2015學年高二上學期期中)額定電壓都是110V,額定功率PA=100W,PB=40W的電燈兩盞,若接在電壓是220V的電路上,使兩盞電燈均能正常發(fā)光,且電路中消耗功率最小的電路是下圖中的哪一個( ),純電阻電路中電功率的分析與計算,,對于C電路,B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA,所以可能UA=UB=110V,兩燈可以正常發(fā)光。 比較C、D兩個電路,由于C電路中變阻器功率為(IA-IB)×110,而D電路中變阻器功率為(IA+IB)×110,所以C電路消耗電功率最小。 答案:C,(常德市一中2013~2014學年高二檢測)把6個相同電燈接成如圖(甲)、(乙)所示兩電路,調(diào)節(jié)變阻器,兩組電燈均能正常發(fā)光。設(甲)、(乙)兩電路消耗的電功率分別為P1、P2,則( ) A.P1<3P2 B.P1=3P2 C.P1>3P2 D.3P1=P2 答案:B,,解析:設每個燈泡正常發(fā)光時,其電流為I,則圖(甲)中總電流為3I,圖(乙)總電流為I,所以,P1=3IU,P2=IU,P1=3P2,故選B。,如圖所示為電動機提升重物的裝置,電動機線圈的電阻為r=1Ω,電動機兩端電壓為5V,電路中的電流為1A,物體A重20N。忽略一切摩擦,求: (1)電動機線圈電阻消耗的熱功率為多少? (2)電動機輸入功率和輸出功率各是多少? (3)10s內(nèi)電動機可以把重物勻速提升多高? (4)這臺電動機的機械效率是多少?,非純電阻電路中功率的分析與計算,,答案:(1)1W (2)5W 4W (3)2m (4)80%,(江西九江一中2014~2015學年高二上學期檢測)如圖所示,電阻R1=20Ω,電動機繞線電阻R2=10Ω,當開關S斷開時,電流表的示數(shù)是I1=0.5A,當開關S合上后,電動機轉動起來,電路兩端的電壓不變,電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應是( ) A.I=1.5A B.I1.5A C.P=15W D.P15W 答案:BD,,解析:當開關S斷開時,電動機沒有通電,歐姆定律成立,所以電路兩端的電壓U=I1R1=10V;當開關合上后,電動機轉動起來,電路兩端的電壓U=10V,通過電動機的電流應滿足I2UIR2,所以I21A。所以電流表的示數(shù)I1.5A,電路消耗的電功率P15W,即B、D正確。,小明家的窗式空調(diào)已用了多年,耗電功率已不再是說明書上的數(shù)值了,他想測出這臺空調(diào)的耗電功率。于是他將家中的其他用電器全部關閉,單獨打開空調(diào),觀察他家的電度表在2min內(nèi)轉了200轉,且電度表中標有3000r/kW·h的字母,你能幫他測出他家空調(diào)的功率嗎?,探究·應用,答案:2000W 點評:要善于將所學的物理知識應用到日常生活實際,學以致用。,在長時間使用電烙鐵的過程中,當暫時不使用時,如果斷開電源,電烙鐵將會很快變涼,再次使用時溫度不能及時達到要求,如果不斷開電源,烙鐵頭容易“燒死”且浪費電能。因此,實驗室內(nèi)常用的電路如圖所示,其中RL為白熾燈泡,R為電烙鐵。暫時不用電烙鐵時,斷開開關S,再次使用時閉合開關S。這樣既能起到預熱作用,又能保護電烙鐵和節(jié)省電能。試用你學過的電學知識說明其道理。,,答案:暫時不用烙鐵時,斷開S,RL與R串聯(lián)后接在電路中,整個電路電阻較大,電流很小,消耗的電功率較小,同時又使R保持預熱狀態(tài);需用烙鐵時,接通S,電烙鐵在額定電壓下工作,很快升溫。,易錯點:將非純電阻電路與純電阻電路混淆導致錯誤 案例:電阻R和電動機M串聯(lián)接到電路中,如圖所示,已知電阻R跟電動機線圈的電阻值相等,開關接通后,電動機正常工作。設電阻R和電動機M兩端的電壓分別為U1和U2,經(jīng)過時間t,電流通過R做功為W1,產(chǎn)生的熱量為Q1,電流通過電動機做功為W2,產(chǎn)生的熱量為Q2,則有( ) A.U1Q2 D.W1W2,Q1Q2,,易錯分析:本題易錯選項及錯誤原因分析:B項,不清楚在非純電阻電路中公式U=IR不再成立。 C項,由W=UIt判斷出W1=W2,考慮到電動機有機械能輸出,由能量守恒判斷得Q1Q2,實際上電動機和電阻兩端的電壓并不相等,歐姆定律不適用。 D項,正確判斷出U1U2后,由W=UIt得W1W2,由Q=W得Q1Q2,實際上電流通過電動機做的功一部分轉化為電熱,另一部分轉化為機械能。,正確解答:電動機是非純電阻,其兩端電壓U2IR=U1,B錯誤;電流做的功W1=U1It,W2=U2It,故W1W2,C錯誤;產(chǎn)生的熱量由Q=I2Rt可判斷Q1=Q2,A正確,D錯誤。 正確答案:A,- 配套講稿:
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