電功 省賽獲獎 完整版課件

1、第七章 電功率第一節(jié) 電功 電功：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（kWh）.1kWh3.6106JW=UIt補充：電流的效應(yīng)電功和電熱什么是電流的熱效應(yīng)？ 導(dǎo)體中有電流通過的時候，導(dǎo)體要發(fā)熱，這種電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。一、電流的熱效應(yīng) 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發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么?問題1：一、電流的熱效應(yīng)問題2： 假如在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發(fā)

2、熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。這又是為什么？提出問題：電流的熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān)呢？猜想：通電時間電流（電壓）的大小導(dǎo)體電阻的大小 電流產(chǎn)生的熱量（Q）可能與電流的大小、導(dǎo)體電阻的大小以及通電時間的長短有關(guān)。這個猜想是否正確呢？請同學(xué)們思考一下研究的方法：控制變量法。實驗方法：實驗?zāi)康? 研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān) 實驗原理: 當(dāng)電流通過電阻絲時，電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的煤油溫度升高，溫度計的示數(shù)增大。電流產(chǎn)生的熱量越多，溫度上升得越高.我們可以通過溫度計上升的多少比較電流產(chǎn)生的熱量. 實驗探究控制變量法實驗1：電流相同，通電時間相同，Q與R現(xiàn)象：電阻較大的這邊的溫度上

3、升較高說明：電流相同，通電時間相同時，電阻越大，電流所產(chǎn)生的熱量越多現(xiàn)象：電流較大的這邊的溫度上升較高。說明：電阻相同，時間相同時，電流越大，電流所產(chǎn)生的熱量越多。實驗2：電阻相同，時間相同，Q與I結(jié)論1. 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。結(jié)論2. 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。 結(jié)論3. 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。實驗結(jié)論 通過電流的導(dǎo)體，發(fā)出的熱量和哪些因素有關(guān)呢？第一個用實驗揭開這個秘密的的，是英國物理學(xué)家焦耳。 1840年，年青的焦耳把通電的電阻絲直接放純凈的水里，讓電阻絲產(chǎn)生的熱量使水

4、的溫度升高，用插入水中的溫度計測出升高的溫度他發(fā)現(xiàn)，電阻絲的電阻越大，通過的電流越大，通電的時間越長，水的溫度就越高，表明電流產(chǎn)生的熱量越多。焦耳做了大量的實驗，精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電阻、電流強度和通電時間的定量關(guān)系，物理學(xué)把這個規(guī)律叫做焦耳定律。 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。二、焦耳定律1、內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。2、公式：QI2Rt（定義式注意：1、公式中的Q、I、R、t各物理量針對 的是同一段導(dǎo)體而言的； 2、Qg與I的平方成正比； 3、計算時各物理量的單位：I

5、安， R歐，t秒，Q焦。 定量說明電流做功將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。 1850年，焦耳被選為英國皇家學(xué)會會員。為了紀(jì)念他對科學(xué)發(fā)展的功績，命名能量和功的實用單位為“焦耳”，為現(xiàn)行國際單位制（SI）所沿用。 焦耳一生致力于實驗研究。從1840 年到1878 年的將近40 年的時間里，他研究了電流的熱效應(yīng)，壓縮空氣的溫度升高以及電、化學(xué)和機械作用之間的聯(lián)系。他做了400 多次實驗，用各種方法制定了熱功當(dāng)量的值，為能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)。 3、根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)焦耳定律： 若電流做的功全部用來產(chǎn)生熱量，W=Q 且 W=UIt U=IR所以 Q=W=UIt=(IR)It=I Rt

6、4、焦耳定律公式推導(dǎo)： Q=W=UIt = (注：推導(dǎo)公式只適用于純電阻電路)2U2Rt5、適用范圍： 焦耳定律QI2Rt 適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路。 焦耳定律推導(dǎo)公式Q=W=UIt 和Q= 只適用于純電阻電路。 U2Rt1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、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等。電能小部分轉(zhuǎn)化為熱能,大部分轉(zhuǎn)化為其它能電功大于電熱閱讀理解純電阻電路: 電能 內(nèi)能 QI2

7、Rt WUIt=I=U/RM非純電阻電路:電能 內(nèi)能+其它形式的能WW - QQUIt I2RtIU/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間內(nèi)消耗的全部電能! 指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分電能!電流熱效應(yīng)的應(yīng)用 你能列舉生活中利用電流的熱效應(yīng)的例子嗎？ 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，人們有時候要利用電流產(chǎn)生的熱量。電烙鐵、電爐、電熨斗、電烤箱等設(shè)備，都是常見的電熱器，它們的設(shè)計都以焦耳定律作為理論依據(jù)。 當(dāng)然，電流產(chǎn)生的熱量也有不利的一面，例如通過電視機的電流比較大，機內(nèi)元件發(fā)出的熱量就比較多，夏天收盾電視節(jié)目時，如果開機時間過長又不注意通風(fēng)，電視機容易損壞。 焦耳定律是設(shè)計電照明，電

8、熱設(shè)備及計算各種電氣設(shè)備溫升的重要公式。 焦耳定律在串聯(lián)電路中的運用: 在串聯(lián)電路中,電流是相等的,則電阻越大時,產(chǎn)生的熱越多。 焦耳定律在并聯(lián)電路中的運用: 在并聯(lián)電路中,電壓是相等的,通過變形公式,W=Q= 。當(dāng)U一定時,R越大則Q越小。U2Rt例題講解：例題 一根60的電阻絲接在36V的電源上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？分析：先利用歐姆定律計算出通過電阻絲的電流，再用焦?fàn)柖晒接嬎汶娏鳟a(chǎn)生的熱量。 U R解： I36V 600.6AQ=I2Rt=(0.6)260300J=6480J U R解： I36V 600.6A U R解： I36V 600.6A解： I36V 600.6A課

9、堂 討 論問題1. 課文前面“？”中為什么“覺察不出和燈相連的電線發(fā)熱”？ 分析：因為電線和燈串聯(lián)，通過它們的電流是一樣大，又因為燈的電阻比電線的大得多，所以根據(jù)焦耳定律QI2Rt可知，在相同時間內(nèi)電流通過燈產(chǎn)生的熱量比通過電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此，燈泡熱量發(fā)光，而電線卻感覺不到熱。問題2. 課文前面“？”中的和電爐相連的電線為什么顯著發(fā)熱？ 分析：照明電路的電壓是一定的，由P=UI可知，電路中接入大功率電爐時，通過的電流大，在電線的電阻相同的情況下，跟電爐相連的電線中通過的電流比跟燈泡相連的電線中通過的電流大得多。所以根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的時間內(nèi)，電流通過跟電爐相連的電線產(chǎn)

10、生的熱量比通過跟燈泡相連的電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此跟電爐相連的電線顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。反 饋 練 習(xí)1、電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 跟成正比， 跟成正比， 跟成正比。電流的平方導(dǎo)體的電阻通電時間2、兩個電熱器的電阻之比為43，通過相同的電流，在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為_；若兩個電熱器的電阻相同，通過的電流強度為13，在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為_。43193、當(dāng)0.2安的電流通過一金屬線時產(chǎn)生的熱量為Q1，若使通過的電流增加到0.4安時，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2，那么Q2是Q1的（ ） A. 2倍B. 4倍 C. 0.25倍 D. 0.5倍B1、有一個電阻值

11、可任意選取電源，有若干根電阻相同的電阻絲，現(xiàn)將1根電阻絲接在電壓為U的電源上，1min內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量為Q現(xiàn)想要使電阻絲產(chǎn)生的熱量為3Q，可采取什么方法？（至少寫出二種）2、把兩個阻值為R16，R29的電阻串聯(lián)在電路中，通電相同時間時，R1，R2上產(chǎn)生的熱量之比Q1Q2 ，若并聯(lián)在電路中，通電相同時間， R1，R2上產(chǎn)生的熱量之比Q1Q2 ，提示：從時間上考慮；從電阻上考慮；從電壓上考慮。課堂練習(xí)2:33:2純電阻電路: 電能 內(nèi)能 QI2Rt WUIt=I=U/RM非純電阻電路:電能 內(nèi)能+其它形式的能WW - QQUIt I2RtIU/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間內(nèi)消