選修31 焦耳定律 課件

復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)： 1、部分電路歐姆定律、電阻定律方程。、部分電路歐姆定律、電阻定律方程。 2、分析下列導(dǎo)體電阻的變化趨勢，并說、分析下列導(dǎo)體電阻的變化趨勢，并說明它們可能由什么材料構(gòu)成。明它們可能由什么材料構(gòu)成。一、電功和電功率一、電功和電功率1. 1. 電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自由電荷的電場力做功由電荷的電場力做功回憶：回憶： 在靜電學(xué)中，電場在靜電學(xué)中，電場力做功的特點是什么？力做功的特點是什么？表達(dá)式？表達(dá)式？（1 1）特點：）特點：電場力做功與路徑無關(guān)，只取決于初末位置的電勢差電場力做功與路徑無關(guān)，只取決于初末位置的電勢差（2 2）利用電勢差求電功）利用電勢差求電功WWABAB = qU = qUABABW=qUq=ItW=UIt一、電功和電功率一、電功和電功率1. 1. 電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自由電荷的電場力做功由電荷的電場力做功單位：焦耳單位：焦耳(J)(J) 千瓦時(kWh) 1kWh=3.6kWh) 1kWh=3.610106 6J J一、電功和電功率一、電功和電功率1. 1. 電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自由電荷的電場力做功由電荷的電場力做功單位：焦耳單位：焦耳(J)(J) 千瓦時千瓦時(kWh) 1kWh=3.6(kWh) 1kWh=3.610106 6J J功能關(guān)系：功能關(guān)系：表達(dá)式：表達(dá)式： W=UItW=UIt電場力做了多少功就有多少電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式能電場力做了多少功就有多少電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式能電流做了多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能電流做了多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能一、電功和電功率一、電功和電功率1. 1. 電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自由電荷的電場力做功由電荷的電場力做功單位：焦耳單位：焦耳(J)(J) 千瓦時(kWh) 1kWh=3.6kWh) 1kWh=3.610106 6J J表達(dá)式：表達(dá)式： W=UItW=UIt物理意義：物理意義：反映了反映了“多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能” 也可以說也可以說“消耗了多少電能消耗了多少電能”思考：電路中如有白熾燈、電爐、電動機等元件，思考：電路中如有白熾燈、電爐、電動機等元件， 電功與這些元件的種類有關(guān)嗎？電功與這些元件的種類有關(guān)嗎？結(jié)論：電功結(jié)論：電功W W（消耗了多少電能）只與元件兩端的電壓（消耗了多少電能）只與元件兩端的電壓U U， 通過的電流通過的電流I I和通電時間和通電時間t t有關(guān)，與元件的種類無關(guān)。有關(guān)，與元件的種類無關(guān)。 適用于適用于一切電路做功一切電路做功一、電功和電功率一、電功和電功率1. 1. 電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自電功：電流做功的實質(zhì)是導(dǎo)體中的電場對自由電荷的電場力做功由電荷的電場力做功單位：焦耳單位：焦耳(J)(J) 千瓦時(kWh) 1kWh=3.6kWh) 1kWh=3.610106 6J J表達(dá)式：表達(dá)式： W=UItW=UIt物理意義：物理意義：反映了有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能反映了有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 也可以說也可以說“消耗了多少電能消耗了多少電能” 適用于適用于一切電路做功一切電路做功2.2.電功率：單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率電功率：單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率PW/tUI單位：瓦（W） 千瓦kW表達(dá)式：表達(dá)式： 適用于適用于一切電路的電一切電路的電功率功率物理意義：反映了電流做功的快慢！物理意義：反映了電流做功的快慢！探討幾個用電器的能量轉(zhuǎn)化情況探討幾個用電器的能量轉(zhuǎn)化情況a、電流流過電爐子、電流流過電爐子b、電流流過充電電池、電流流過充電電池c、電流流過電風(fēng)扇、電流流過電風(fēng)扇 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和內(nèi)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和內(nèi)能 電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能 想想他們有什么共同點？燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？燙手燙手不燙手why why ？著火了！著火了！why why ？家庭電路中使用功率過大的用電器可能引起火災(zāi)，家庭電路中使用功率過大的用電器可能引起火災(zāi)，這又是為什么？這又是為什么？UIt WQ電熱：即即電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱在純電阻電路中在純電阻電路中（ ）IRU 歐姆定律：RtI2Q 電熱： 二、電熱和熱功率二、電熱和熱功率1.1.電熱電熱: :電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量RtI2Q 焦焦耳耳定定律律：2.2.熱功率熱功率: :單位時間內(nèi)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量單位時間內(nèi)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量表達(dá)式表達(dá)式：P P熱熱=I=I2 2R R白熾燈、電爐等白熾燈、電爐等UIt WQ電熱：即即電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱在純電阻電路中在純電阻電路中（白熾燈、電爐等）（白熾燈、電爐等）IRU 歐姆定律：RtI2Q 電熱：在非純電阻電路中在非純電阻電路中，（，（如電動機）如電動機）電能大部分轉(zhuǎn)化為機械能，電能大部分轉(zhuǎn)化為機械能，但不可避免的一小部分轉(zhuǎn)化為熱能。但不可避免的一小部分轉(zhuǎn)化為熱能。UItW電功：tRUtUIt22RIQW結(jié)論：結(jié)論：tRIQ2電熱：WQUIR（歐姆定律不適用）（歐姆定律不適用）應(yīng)該是應(yīng)該是W=E機機+Q1純電阻用電器:電流通過用電器以發(fā)熱為目的如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈泡等電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功等于電熱2非純電阻用電器:電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能力為目的,發(fā)熱不是目的,而是難以避免的熱能損失.例如電動機、給蓄電池充電等電能大部分轉(zhuǎn)化為其它能，一小部分轉(zhuǎn)化為熱能電功大于電熱QRtItRUUItW22其它WQW熱電PRURIUI22P其熱電PPP課堂小結(jié)課堂小結(jié)電功電功電熱電熱公式公式W=UItQ=I2Rt物理物理意義意義消耗了多少電能消耗了多少電能電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生了多少熱量了多少熱量純電純電阻阻非純非純電阻電阻W=UItQ=I2RtQRtItRUUItW22課堂練習(xí)課堂練習(xí)1：圖中虛線框內(nèi)是一個未知電路，圖中虛線框內(nèi)是一個未知電路，測得它的兩端點測得它的兩端點a，b之間的電阻是之間的電阻是R，在，在a，b之間加上電壓之間加上電壓U，測得流過這電路的電流，測得流過這電路的電流為為I，則未知電路的電功率一定是，則未知電路的電功率一定是 ( ) A . I2R B .U2/R C. UI D.I2R+UIC課堂練習(xí)課堂練習(xí)2： 加在某臺電動機上的電壓是加在某臺電動機上的電壓是U，電動，電動機消耗的電功率為機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為，電動機線圈的電阻為r，則電，則電動機線圈上消耗的熱功率為動機線圈上消耗的熱功率為 ()APBU2/rCP2r/U2DPP2r/U2C課堂練習(xí)課堂練習(xí)3：為了使電爐消耗的電功率減小到為了使電爐消耗的電功率減小到原來的一半，可以采用的措施是（原來的一半，可以采用的措施是（ ） A.使電流減半使電流減半 B.電壓減半電壓減半 C.使電爐的電阻減半使電爐的電阻減半 D.使電壓和電爐的電阻各減一半。使電壓和電爐的電阻各減一半。D【4】如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內(nèi)阻如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內(nèi)阻r=0.6,R=10,U=160 V,電壓表的讀數(shù)為電壓表的讀數(shù)為110 V，求：，求：（1）通過電動機的電流是多少？）通過電動機的電流是多少？（2）輸入到電動機的電功率是多少？）輸入到電動機的電功率是多少？（3）在電動機中發(fā)熱的功率是多少？）在電動機中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動機工作）電動機工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少？所產(chǎn)生的熱量是多少？說明：電動機是非線性元件歐姆定律不適用，計算電流時，說明：電動機是非線性元件歐姆定律不適用，計算電流時，不能用電動機兩端的電壓除以電動機的內(nèi)阻。通過計算發(fā)現(xiàn)不能用電動機兩端的電壓除以電動機的內(nèi)阻。通過計算發(fā)現(xiàn)，電動機消耗的電功率遠(yuǎn)大于電動機的熱功率。，電動機消耗的電功率遠(yuǎn)大于電動機的熱功率。例題：例題：某直流電動機提升重物的裝置如圖，重某直流電動機提升重物的裝置如圖，重物質(zhì)量物質(zhì)量m=50kgm=50kg，電源提供恒定電壓，電源提供恒定電壓U=110VU=110V，不，不計摩擦，電動機以計摩擦，電動機以v=0.90m/sv=0.90m/s的恒定速度向上提的恒定速度向上提升重物時，電路中電流升重物時，電路中電流I=5AI=5A，求電動機線圈電，求電動機線圈電阻阻R R（g=10m/sg=10m/s2 2 ）。）。作業(yè)：作業(yè)： 1、優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計35、36頁頁 2、 預(yù)習(xí)第預(yù)習(xí)第4節(jié)節(jié)在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多電流產(chǎn)生的熱量越多. . 在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多產(chǎn)生的熱量越多. . 進一步的研究表明產(chǎn)生的熱量與電流的平方進一步的研究表明產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比成正比. . 在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多電流產(chǎn)生的熱量越多. . 123實驗分析實驗分析課堂練習(xí)課堂練習(xí)3：有一直流電動機，把它接入有一直流電動機，把它接入0.2V0.2V電壓的電路中，電機不轉(zhuǎn)，測得流電壓的電路中，電機不轉(zhuǎn)，測得流過電動機的電流為過電動機的電流為0.4A0.4A，若電動機接入，若電動機接入2V2V電壓電路中，電動機正常工作，電流電壓電路中，電動機正常工作，電流是是1A1A，求電動機正常工作時輸出功率多，求電動機正常工作時輸出功率多大？如果電動機正常工作時，轉(zhuǎn)子突然大？如果電動機正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動機的發(fā)熱功率是多大？被卡住，電動機的發(fā)熱功率是多大？例題例題: :一臺電動機，線圈電阻是一臺電動機，線圈電阻是4 4 ，當(dāng)電動機兩端加，當(dāng)電動機兩端加220V220V電壓時，通過電動機的電流是電壓時，通過電動機的電流是0.5A0.5A。 （1 1）這臺電動機每分鐘所做的機械功有多少）這臺電動機每分鐘所做的機械功有多少? ? 效率為多少？效率為多少？ （2 2）某時電動機突然被卡住而停止轉(zhuǎn)動，則此時的電動）某時電動機突然被卡住而停止轉(zhuǎn)動，則此時的電動機消耗的功率為多少？機消耗的功率為多少？