焦耳定律(3張PPT)

1、 自由電子在電場(chǎng)力的作用下會(huì)定向移動(dòng)而做功，電場(chǎng)力做自由電子在電場(chǎng)力的作用下會(huì)定向移動(dòng)而做功，電場(chǎng)力做的功常常說(shuō)成是電流所做的功，簡(jiǎn)稱的功常常說(shuō)成是電流所做的功，簡(jiǎn)稱“電功電功”；而不同導(dǎo)體；而不同導(dǎo)體在相同電壓作用下電場(chǎng)力做功的快慢程度又是不同的，為了在相同電壓作用下電場(chǎng)力做功的快慢程度又是不同的，為了比較電場(chǎng)力做功的快慢，我們引入了比較電場(chǎng)力做功的快慢，我們引入了“電功率電功率”的概念；同的概念；同時(shí)電流通過(guò)導(dǎo)體是會(huì)發(fā)熱的，我們把它叫時(shí)電流通過(guò)導(dǎo)體是會(huì)發(fā)熱的，我們把它叫“電熱電熱”。那么以。那么以上這些物理量之間有何關(guān)系呢？下面我們?cè)趶?fù)習(xí)初中學(xué)過(guò)內(nèi)上這些物理量之間有何關(guān)系呢？下面我們?cè)趶?fù)習(xí)

2、初中學(xué)過(guò)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)一步來(lái)明確這些問(wèn)題。容的基礎(chǔ)上進(jìn)一步來(lái)明確這些問(wèn)題。 1 1、電功：電場(chǎng)力（或電流）所做的功。、電功：電場(chǎng)力（或電流）所做的功。（1 1）定義式：）定義式：W=qU=UItW=qU=UIt（2 2）單位：焦耳（）單位：焦耳（J J）、千瓦時(shí)（kwh）。1 1kwh=3.6kwh=3.610106 6J J 2 2、電功率：電場(chǎng)力（或稱電流）做功的快慢。、電功率：電場(chǎng)力（或稱電流）做功的快慢。（1 1）定義式：）定義式：P=W/t=UIP=W/t=UI（2 2）單位：瓦特（）單位：瓦特（WW）。）。一、電功與電功率一、電功與電功率二、電熱與熱功率二、電熱與熱功率三、兩種典型

3、電路三、兩種典型電路 難點(diǎn)：區(qū)分電功與電熱：難點(diǎn)：區(qū)分電功與電熱： （1 1）在純電阻電路中，電功等于電熱：）在純電阻電路中，電功等于電熱：W=QW=Q。 即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：UIt=IUIt=I2 2RtU=IRRtU=IR，也即歐姆定律，也即歐姆定律成立。此時(shí)有：成立。此時(shí)有： UIt=IUIt=I2 2Rt=Rt=（U U2 2/R/R）t t（2 2）在非純電阻電路中，電功大于電熱：）在非純電阻電路中，電功大于電熱：WWQ Q。 即電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、即電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其它形式的能量：化學(xué)能等其

4、它形式的能量： UIt=IUIt=I2 2Rt+ERt+E其它其它I I2 2RtURtUIRIR，也即也即歐姆定律不成立歐姆定律不成立。SVUIR純電阻電路純電阻電路: 非純電阻電路非純電阻電路:電能電能 內(nèi)能內(nèi)能電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R電功電功 = 電熱電熱：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R電功率電功率=熱功率：熱功率：P =P熱熱 = UI = I2R = U2/RMWE其其 + QUIt I2RtIU/R電功：電功：W= UIt電熱：電熱：Q=I2Rt電功率：電功率：P=UI熱功率：熱功率：P熱熱=I2R典型例題典型例題

5、 例例1 1、把標(biāo)有、把標(biāo)有“220V100W”220V100W”的燈泡接到的燈泡接到220V220V的電的電 路中，通過(guò)燈絲的電流路中，通過(guò)燈絲的電流I I和實(shí)際功率各有多和實(shí)際功率各有多 大？若接到大？若接到110V110V的電路中結(jié)果又怎樣？（假的電路中結(jié)果又怎樣？（假 定燈絲的電阻不變。）定燈絲的電阻不變。）解解：燈泡的電阻：燈泡的電阻R=U2/P=2202/100=484 （1）燈泡接）燈泡接220V時(shí)，通過(guò)燈絲的電流時(shí)，通過(guò)燈絲的電流 I=U/R=220/484A=0.45A 實(shí)際功率實(shí)際功率P=UI=220220/484W=100W （2）燈泡接）燈泡接110V時(shí)，通過(guò)燈絲的電流

6、時(shí)，通過(guò)燈絲的電流 I/=U/R=110/484A=0.23A 實(shí)際功率實(shí)際功率P/=U/I/=110110/484W=25W 解解:據(jù)能量守恒定律得據(jù)能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W故電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為故電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為: W=(IU- -I2R)t =(5220- -520.4) 60 J =6.5104 J例例2、一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是、一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是0.4 ，當(dāng)它兩端，當(dāng)它兩端所加的電壓為所加的電壓為220V時(shí)，通過(guò)的電流是時(shí)，通過(guò)的電流是5A。這臺(tái)。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有多少電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有多少? 1.規(guī)格為規(guī)格為“220V 3

7、6W”的排氣扇，線圈電阻為的排氣扇，線圈電阻為40，求：，求： (1)接上接上220V電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；和發(fā)熱的功率； (2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率 解析：解析：(1)排氣扇在排氣扇在220V電壓下正常工作電流電壓下正常工作電流 發(fā)熱功率發(fā)熱功率P熱熱I2R(0.16)240W1W 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率 P機(jī)機(jī)PP熱熱(361)W35W.解析：解析： (2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)后，電機(jī)相當(dāng)于純電阻，扇葉被卡住

8、不能轉(zhuǎn)動(dòng)后，電機(jī)相當(dāng)于純電阻，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)通過(guò)排氣扇電流電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)通過(guò)排氣扇電流 電機(jī)消耗的功率等于發(fā)熱功率電機(jī)消耗的功率等于發(fā)熱功率 PP熱熱IU5.5220W1210W 由于發(fā)熱量很大，將很快燒壞電動(dòng)機(jī)線圈由于發(fā)熱量很大，將很快燒壞電動(dòng)機(jī)線圈 1.規(guī)格為規(guī)格為“220V 36W”的排氣扇，線圈電阻為的排氣扇，線圈電阻為40，求：，求： (1)接上接上220V電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；和發(fā)熱的功率； (2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率電

9、動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率 如圖所示，燈如圖所示，燈L上標(biāo)有上標(biāo)有200W，電動(dòng)機(jī)上標(biāo)，電動(dòng)機(jī)上標(biāo)有有2000W，在，在A、B兩端加上兩端加上220V的電壓時(shí)，的電壓時(shí)，燈和電動(dòng)機(jī)均正常工作，求電燈正常工作燈和電動(dòng)機(jī)均正常工作，求電燈正常工作時(shí)的電阻時(shí)的電阻 答案：答案：2 解析：解析：已知電燈正常工作時(shí)的功率為額定功率已知電燈正常工作時(shí)的功率為額定功率200W，若能求出通過(guò)電燈的電流，即可求出電燈，若能求出通過(guò)電燈的電流，即可求出電燈正常工作時(shí)的電阻正常工作時(shí)的電阻 設(shè)設(shè)A、B間總電流為間總電流為I，A、B間總電壓間總電壓U220V， A、B間消耗總功率間消耗總功率P200W2000W 22

10、00W.因?yàn)橐驗(yàn)镻UI，所以，所以 由由ILI， ， 所以所以R 練習(xí)鞏固練習(xí)鞏固課課 堂堂 小小 結(jié)結(jié)非純非純電阻電阻電路電路純電純電阻電阻電路路電功電功W= UIt電功率電功率P=UI電熱電熱Q=I2Rt熱功率：熱功率：P熱熱=I2R = = = = 是否只有電阻是否只有電阻是否完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是否完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是否遵循歐姆定律是否遵循歐姆定律1.區(qū)分電功與電功率區(qū)分電功與電功率習(xí)題課習(xí)題課RIP2RUP2UIP tWP CD 2.下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法中正確的是中正確的是() A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)電功率越大，電流做功越快，電

11、路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多生的焦耳熱一定越多 BWUIt 適用于任何電路，而適用于任何電路，而 只適用于純電阻的電路只適用于純電阻的電路 C在不是純電阻的電路中，在不是純電阻的電路中，UII2R D焦耳熱焦耳熱QI2Rt適用于任何電路適用于任何電路BCD 解析：解析：電功率公式電功率公式 ，功率越大，表示電流，功率越大，表示電流做功越快對(duì)于一段電路，有做功越快對(duì)于一段電路，有PIU，I 焦焦耳熱耳熱 ，可見，可見Q與與P、U、t都有關(guān)，都有關(guān)， WUIt是電功的定義式，適用于任何電路，而是電功的定義式，適用于任何電路，而 只適用于純電阻電路，只適用于純電阻電路，B選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確 在不是純電阻的

12、電路中，電流做的功在不是純電阻的電路中，電流做的功WQ(焦耳焦耳熱熱)E(其他形式的能其他形式的能)，所以，所以WQ，即，即UII2R.C選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確 QI2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中產(chǎn)生的焦耳熱，產(chǎn)生的焦耳熱，D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確 答案：答案：BCD 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：正確區(qū)分電功和電熱是判斷的關(guān)鍵正確區(qū)分電功和電熱是判斷的關(guān)鍵 3.右圖中虛線框內(nèi)是一個(gè)未知電路，測(cè)得它右圖中虛線框內(nèi)是一個(gè)未知電路，測(cè)得它的兩端點(diǎn)的兩端點(diǎn)a、b之間電阻是之間電阻是R，在，在a、b之間加之間加上電壓上電壓U，測(cè)得流過(guò)電路的電流為，測(cè)得流過(guò)電路的電流為I，則未，則未知電路

13、的電功率一定是知電路的電功率一定是() AI2R BU2/R CUI DUII2R 答案：答案：C 解析：解析：選項(xiàng)選項(xiàng)A、B的表達(dá)式只適用于純電阻的表達(dá)式只適用于純電阻電路，電路，D項(xiàng)表達(dá)式表示在非純電阻電路中的項(xiàng)表達(dá)式表示在非純電阻電路中的輸出功率，虛線框中不知道是哪種元件，輸出功率，虛線框中不知道是哪種元件，功率功率PUI總是適用的，總是適用的，C選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確.4某同學(xué)用如圖所示的電路進(jìn)行小電機(jī)某同學(xué)用如圖所示的電路進(jìn)行小電機(jī)M的輸出的輸出功率的研究，其實(shí)驗(yàn)步驟如下所述，閉合電鍵后，功率的研究，其實(shí)驗(yàn)步驟如下所述，閉合電鍵后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器

14、，電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)為為U1，電流表的讀數(shù)為，電流表的讀數(shù)為I1；再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電；再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后電壓表的讀數(shù)為動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后電壓表的讀數(shù)為U2，電流表的讀數(shù)為，電流表的讀數(shù)為I2，則此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為則此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為 ( )A B C D112222IUIIU 1122IUI1122IUIU 22IUAVMA 5如圖所示，電阻如圖所示，電阻R=20，電動(dòng)機(jī)的繞組電阻，電動(dòng)機(jī)的繞組電阻R 10當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電流表的示數(shù)是當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電流表的示數(shù)是I，電，電路消耗的電功率為路消耗的電功率為P。當(dāng)開關(guān)合上后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)開關(guān)合上后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

15、若保持電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)起來(lái)。若保持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和電路消耗的電功率P 應(yīng)是應(yīng)是 （ ）AI3I BI 3ICP 3P DP 3PAMURSB D例例4 (1)87%(2)5.5 m/s(3)0.90 m/s2(4)1.0 某商場(chǎng)安裝了一臺(tái)傾角為某商場(chǎng)安裝了一臺(tái)傾角為30的自動(dòng)扶梯，該扶的自動(dòng)扶梯，該扶梯在電壓為梯在電壓為380V的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以0.4m/s的恒定的恒定速度向斜上方移動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為速度向斜上方移動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為4.9kW，不載人時(shí)測(cè)得電動(dòng)機(jī)中的電流為，不載人時(shí)測(cè)得電動(dòng)機(jī)中的電流為5A，若

16、，若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速度和不載人時(shí)的移動(dòng)速度相載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速度和不載人時(shí)的移動(dòng)速度相同，則這臺(tái)自動(dòng)扶梯可同時(shí)承載的最多人數(shù)是多同，則這臺(tái)自動(dòng)扶梯可同時(shí)承載的最多人數(shù)是多少？少？(設(shè)人的平均質(zhì)量為設(shè)人的平均質(zhì)量為60kg，g10m/s2) 答案：答案：25人人 解析：解析：由由PUI可計(jì)算出扶梯在空載時(shí)消耗的功率為可計(jì)算出扶梯在空載時(shí)消耗的功率為 P0UI38051900(W)， 載人最多時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率為載人最多時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率為PP0P人人， 其中其中P為額定功率，為額定功率， P人人PP0490019003000(W)， 這是電動(dòng)機(jī)用以載人的最大功率這是電動(dòng)機(jī)用以載人的最大功率 由功率的計(jì)

17、算公式由功率的計(jì)算公式PFvcos可得可得 P人人nmgvsin30，代入數(shù)據(jù)可得：，代入數(shù)據(jù)可得： nP人人/mgvsin3025人人.有一起重機(jī)用的直流電動(dòng)機(jī)，有一起重機(jī)用的直流電動(dòng)機(jī)，如圖如圖10-2-210-2-2所示，其內(nèi)阻所示，其內(nèi)阻r=0.8 r=0.8 ，線路電阻，線路電阻R=10 R=10 ，電源電壓，電源電壓U=150VU=150V，伏特，伏特表示數(shù)為表示數(shù)為110V110V，求：，求：(1)(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流；通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流；(2)(2)輸入到電動(dòng)機(jī)的功率輸入到電動(dòng)機(jī)的功率P P入入；(3)(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率PrPr，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)輸出的

18、機(jī)械功率. .解：解：(1)I=U/r=110/0.8=137.5A(1)I=U/r=110/0.8=137.5A(2)P(2)P入入=IU=137.5=IU=137.5110=15.12kW110=15.12kW(3)P(3)Pr r=I=Ir=137.5r=137.50.8=15.12kW0.8=15.12kW P P機(jī)機(jī)=P=P入入-P-Pr r=0=0以上解法中有無(wú)錯(cuò)誤，錯(cuò)在何處以上解法中有無(wú)錯(cuò)誤，錯(cuò)在何處? ?正確解法如何正確解法如何? ? 答：錯(cuò)在：答：錯(cuò)在： (1)I=U/r對(duì)電動(dòng)機(jī)不適用對(duì)電動(dòng)機(jī)不適用正確解法為：正確解法為：解：解：(1)I=(U-U(1)I=(U-Um m)/R=(150-110)/10A=4A)/R=(150-110)/10A=4A(2)P(2)P入入=UI=110=UI=1104W=440W4W=440W(3)P(3)Pr r=I=Ir=4r=40.8W=12.8W0.8W=12.8WP P機(jī)機(jī)=P=P入入-P-Pr r=(440-12.8)W=427.2W=(440-12.8)W=427.2W(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流；通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流；(2)輸入到電動(dòng)機(jī)的功率輸入到電動(dòng)機(jī)的功率P入；入；(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率Pr，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率.人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分