物理：3.3《焦耳定律》ppt课件.ppt
第3节 焦耳定律,第三章 恒定电流,请大家举例利用电能的例子，并说明这些电能如何转化为其他形式的能量的？,萤光灯：转化为,电能,光能,电饭煲：转化为,电能,内能,电风扇：转化为,电能,机械能,蓄电池充电：转化为,电能,化学能,1、电饭煲是将电能转化为内能2、萤光灯是将电能转化为光能3、电风扇是将电能转化为机械能4、蓄电池充电是将电能转化为化学能,从以上分析可以得出：这些用电器都消耗了电能,其过程实际上就是将 转化为 的过程。,1.电能,小实验（P58迷你实验室）,小风车转了起来，这是因为电能转化为内能、光能，部分内能再转化为小风车的机械能。电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程。消耗了多少电能，电流就做了多少功。从微观上看，当接通电路时，电路内就建立起了电场，自由电荷在电场力的作用下定向运动而形成电流，这时电场力对自由电荷做了功，这就是我们常说的电功。,1关于电功的说法中错误的是()A导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功B电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程C电流做功消耗的能量，由电源供给D电功就是电能,D,解析：根据电功的定义及特点，可以判断A、B、C均正确，电功是电能转化为其他形式的能的量度，功和能是不同的概念，D错，故选D.,一、电能,如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量,则电场力做功即：,1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功,电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积,在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kWh）.,1kWh3.6106J,W=UIt,2电功率：单位时间内电流所做的功,（）一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积,（）电功率表示电流做功的快慢,（）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）兆瓦(MW),1kW103W106mW=10-3MW,额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率,几种常见家用电器的额定功率,P额是个定值，P实是个变值。P额P实。,焦耳简介,詹姆斯普雷斯科特焦耳（JamesPrescottJoule；1818年12月24日1889年10月11日），英国物理学家，出生于曼彻斯特近郊的沙弗特（Salford）。由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（CopleyMedal）。后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量。,二、焦耳定律（实验定律）,1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比,2、定义式：QI2Rt,3、适用于一切电路（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的计算。,焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路,纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件,非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路,2.焦耳定律,在只含电阻的纯电阻电路中，由可推得：,2其他22,非纯电阻电路,纯电阻电路,探究实验：给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各 1 只、导线若干。请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。,30,纯电阻电路:,电能 内能,QI2Rt,WUIt,=,I=U/R,M,非纯电阻电路:,电能 内能+其它形式的能,W,W-Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！,指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!,指转化为内能的那部分电能!,纯电阻电路:,非纯电阻电路:,电能 内能,电能 内能+其它形式的能,QI2Rt,WUIt,=,I=U/R,电功=电热,：W=Q,=UIt,=I2Rt,=U2t/R,电功率=热功率：P=P热=UI=I2R=U2/R,M,W,W-Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,电功：W=UIt,电热：Q=I2Rt,电功率：P=UI,热功率：P热=I2R,电功等于电热,电功大于电热,热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积,3电功率与热功率（1）区别：功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积（2）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和,电功与电热,1、纯电阻电路：,WUItI2Rt,PUII2R,QI2RtUItW,2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不再适用,电功 WUItI2Rt,电功率 PUII2R,电热 QI2RtUIt,例2、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（）AP BU 2/r CP 2r/U 2 DP P 2r/U 2,非纯电阻电路中计算 电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R,C,例3、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示重物的质量m50kg，电源电动势110V不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v0.90ms的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I5A，由此可知电动机线圈的电阻 R。,答案：4,典型例题,例4、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的电路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多大？若接到110V的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）,解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100=484（1）灯泡接220V时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率P=UI=220220/484W=100W（2）灯泡接110V时，通过灯丝的电流 I/=U/R=110/484A=0.23A 实际功率P/=U/I/=110110/484W=25W,I额=P额/U额=1000/220A 4.5A,例5：规格为“220V，1000W”的电炉，求：1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 2.电炉的电阻,2.电炉的电阻：R=U额2/P额=2202/1000,解：1.由P=UI知，电炉正常工作时：,=48.4,例6：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（）,解析：,电功率计算的普通公式为,用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）,只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式,所以，正确选项为C、D,例7、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率。（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）,答案：1.5W，8W,例8、如图所示的电路中，电源电动势6V，内阻r1，M为一直流玩具电动机，其电枢电阻R1=2，限流电阻R2=3，电压表示数为3.6V，求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率,答案：2.16W，1.44W,三 身边的电热,、请大家举例身边的电热。,、阅读课本“身边的电热”。,3.身边的电热,小结：,电功,电功率,热功率,焦耳热,
