高中物理 第二章 焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化學案 教科版選修3-1

1、焦耳定律電路能量轉(zhuǎn)換學習目標市場定位 1?？梢灾篮屠斫怆娏?、電力的概念，并使用公式進行計算。2 .掌握焦耳定律，掌握電力與傳記、電力、熱電的差異和聯(lián)系。3。了解純電阻電路、非純電阻電路等特性和差異，以能源轉(zhuǎn)換和保存的觀點，解決包括簡單馬達的非純電阻一、電力和電力1.電源：(1)定義：電場力移動電荷的操作，又稱功率。(2)公式：W=UIT，這表明電場力在電路一段內(nèi)所做的工作等于牙齒電路兩端的電壓U和電路中的電流I與傳記時間T的乘積。(3)國際單位制單位是行，符號是j。2.電源：(1)電流所做的工作和做這種工作所用的時間的比例稱為功率，這在數(shù)值上等于電流在單位時間內(nèi)所做的工作。(2)公式：P=U

2、I，電路段的功率P表明等于牙齒電路兩端的電壓U和電路中電流I的乘積。(3)國際單位制單位為瓦，符號為w，1w=1j/s。第二，焦耳定律熱動力1.焦耳定律：(1)內(nèi)容：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量與電流的二次平方成正比，與電阻值成正比，與電時間成正比。(2)公式：q=i2rt。(3)焦耳熱：電流在電阻上產(chǎn)生的熱稱為焦耳熱。2.熱功率：(1)打開電阻電源時產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生這些熱量所需的時間之比稱為熱電。(2)公式：欄p=i2r。三、電路能源轉(zhuǎn)換1.在純電阻組件中，電流產(chǎn)生電阻熱，電力全部轉(zhuǎn)換為內(nèi)部能量，電力等于熱動力，即P傳記=P熱。2.在電機、電解槽等家電中，電力必須分別轉(zhuǎn)換為機械能、化學能等，部分必

3、須轉(zhuǎn)換為電阻內(nèi)部能源。此時，P傳記=P列P其他。3.式IE=IU I2r的物理意義是，電源供應設備將其他形式的能源轉(zhuǎn)換為電力的電力IE，等于電源輸出功率IU和電源供應設備中電路熱功率I2r的總和。一、電力和電力問題設計日常生活中經(jīng)常使用家庭家用電器(如吹風機、電熨斗等)，共分為幾個齒輪。就像吹風機可以吹暖風和熱風一樣。它們都是通過電流把電變成熱的。1.電流工作的本質(zhì)是什么？答案是，由于電流是在電場力下由定向運動形成的，所以電流的工作本質(zhì)上是導體中一定的電場作用于自由電荷的電場力。2.電路兩端相加的電壓通過U，電路電流推斷出I，T時間內(nèi)電流作用的表達式和功率的表達式。答案T時間內(nèi)電路總電荷Q=I

4、T，電場力移動電荷操作W=QU，所以T時間內(nèi)的電流操作W=UIT。和P=，可用：P=UI。點精制1.電流做了多少事，有多少電轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，即電力等于電路中電的減少量。2.電的本質(zhì)：電流通過一段電路所做的事情實質(zhì)上是電場力在牙齒電路中所做的事情。電源p=iu，表示電流運行緩慢。第二，焦耳定律和熱動力問題設計1.一所同學房子里有一個電爐，有一個電阻50，計算一下牙齒電爐在220 V電源上消耗100秒的電力和產(chǎn)生的熱量。答案I=W=uit=ut=t=96 800jQ=w=96 800j。2.一個同學家有一個風扇，加上電阻80，220 V電壓，電流為0.25 A，計算一下牙齒風扇運行100秒的

5、功率和產(chǎn)生的熱量。答案w=uit=5 500jQ=i2rt=500j3.通過以上計算，比較消耗的電與產(chǎn)生的熱量的關(guān)系。答案是電爐消耗的電和產(chǎn)生的熱相同。風扇消耗的電力與產(chǎn)生的熱量不同。點精制1.純電阻電路：如果電流通過純電阻電路()工作，則電力全部轉(zhuǎn)換為導體內(nèi)部能源。w=q=uit=i2rt=t；P=p列=ui=i2r=。2.非純電阻電路：帶有馬達或電解槽的電路名為非純電阻電路。w=uit=q e其他q=i2rtP=ui=p列p其他p列=I2R。三、關(guān)閉的電路電源問題設計根據(jù)封閉電路的歐姆定律，推導了封閉電路中能量的切換關(guān)系，并解釋了各項目的物理意義。答案是E=U內(nèi)部U外部可用的EI=U內(nèi)部I

6、 U外部I，格式中EI表示由電源提供的電源，U外部I表示由外部電路消耗的電源。u內(nèi)部I表示內(nèi)部電路上消耗的功率。點精制1.閉合電路中的能源轉(zhuǎn)換關(guān)系：EI=U內(nèi)I U外I，純電阻電路牙齒表達式可以寫成EI=I2R I2R。電動勢反映了功率將不同形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的能力。2.電源供應器效率=100%=100%。一、電力、電力、焦耳熱、熱能例1以下關(guān)于傳記、電力、焦耳定律的陳述中正確的是()A.功率越大，電流運行得越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱就越多B.w=uit表示所有電路；w=i2rt=t表示純電阻電路C.鄭智薰純電阻電路，UII2RD.行列q=i2rt支持所有電路分析功率公式P=表示功率越大，電流

7、運行得越快。對于電路段，存在以下欄：P=IU、I=、焦耳Q=PT?？梢钥吹絨也與T相關(guān)。因此，P越大，Q就不一定越大。a無效。W=uit是所有電路、I=純電阻電路、b對中功率的定義。在純電阻電路中，電流所做的事情=焦耳熱其他形式的能量，所以WQ，即UII2R，C對。Q=i2rt是行列的定義表達式，適用于所有電路，d對。答復BCD二、純電阻電路功率分配和計算例2額定電壓為110 V，額定功率為PA=100W，PB=40W的兩個燈泡，連接到電壓為220 V的電路上，這兩個燈炮都正常發(fā)光，并且成為功耗最低的電路()。分析燈泡是否能正常發(fā)光的方法包括電壓是否為額定電壓、電流是否為額定電流、燈泡的P=U

8、I=、RA RB。在a電路的情況下，ra ua，b等被燒掉，或者a等不能正常發(fā)光。B對于電路，RB RA、A等是并行滑動電阻器、并行電阻、RB等，因此UB U、B等不燃燒，或者A等不能正常發(fā)光。對于c電路，B等和滑動電阻器并行電阻可能與RA相同，因此UA=UB=110V，兩個等牙齒可以正常發(fā)光。d電路，滑動電阻器的有效電阻A，B的并行電阻，UA=UB=110V，兩盞燈可以正常發(fā)光。c，D比較兩個電路。C電路中，滑動電阻器的功率為(IA-IB) 110V，D電路中滑動電阻器的功率為(IA IB) 110V，因此C電路的耗電量最低。答案c三、鄭智薰純電阻電路特征及計算示例3在圖1所示的電路中，電源

9、電動勢E=10V，內(nèi)部電阻R=0.5，電動機的電阻R0=1.0，電阻R1=1.5。電動機正常工作時電壓表的指示數(shù)U1=3.0V圖1(1)電源供應設備發(fā)出的功率；(2)電動機消耗的電力和電力轉(zhuǎn)換為機械能電力的電力(3)電源供應設備的輸出功率和效率。分析(1)馬達正常工作時，總電流為I=a=2a，電源發(fā)射功率為p發(fā)射=ei=102w=20w。(2)馬達兩端的電壓為u=e-IR-u1=(10-20.5-3.0) v=6 v馬達消耗的電力如下：p傳記=ui=62w=12w馬達的熱能功率為：欄p=i2r 0=221 w=4w根據(jù)能量守恒定律，馬達將傳記能量轉(zhuǎn)換為機械能的功率p機器=p傳記-p欄=12w-

10、4w=8w(3)電源供應設備的輸出功率為p輸出=p發(fā)射-p內(nèi)部=p發(fā)射-i2r=(20-220.5) w=18w，=100%=100%=90%。答案(1)20瓦(2)12瓦8瓦(3)18瓦90%訓練一臺馬達的內(nèi)部電阻為1的120 V的電源供應裝置。馬達運轉(zhuǎn)時，電流為10a。q:(1)馬達輸入功率是多少？(2)馬達加熱功率是多少？(3)出口的機械功率是多少？答案(1)1 200瓦(2)100瓦(3)1 100瓦分析(1)電動機的輸入功率p傳記=ui=12010w=1 200w。(2)馬達的熱功率p欄=i2r=1021w=100w。(3)輸出機器電源p機器=p傳記-p欄=1 200w-100w=1

11、 100w。1.(功率p=ui，p=i2r，p=的差值)對于三個茄子公式p=ui，p=i2r，p=的復蓋范圍，準確地()A.第一個公式通常應用于求功率，最后兩個茄子公式通常應用于求熱功率B.在純電阻電路中，三個茄子公式都適用于求冪和求熱力C.在純電阻電路中，第一個公式可以應用于求冪，第二個公式可以用于求熱力，第三個公式?jīng)]有意義D.正如U=IR所表明的，這三個茄子公式?jīng)]有區(qū)別。他們表達同樣的意思。p是電和熱力。回答B(yǎng)C解決方法首先僅限于歐姆定律u=IR牙齒純電阻電路。因此，三個茄子公式在純電阻電路之間沒有差別，但在非純電阻電路中徐璐不同。其次，p=ui表示傳記功率，p=i2r表示熱功率。因此，在

12、純電阻電路中，ui=i2r是純電阻電路，UII2R，即消耗的電力只有一部分轉(zhuǎn)換為內(nèi)部能源。2.(純電阻電路)如圖2所示，直流電動機線圈的電阻R，電源內(nèi)部電阻為R。牙齒馬達正常工作時，電路末端電壓為U，通過馬達的電流為I()圖2A.馬達內(nèi)部的加熱功率為I2RB.馬達的機械功率為IUC.電源供應器的電動勢為I (r r)D.電源供應設備的輸出功率為iu i2r答案a解析馬達正常工作時，純電阻電路，歐姆定律不適用，根據(jù)C故障焦耳定律，馬達的發(fā)熱量是I2R，A是正確的。根據(jù)電路特性，電動機的輸入功率等于電源供應設備的輸出功率，即P=UI，能量守恒定律，電動機的機械功率為P=UI-I2R，B，D錯誤。3

13、.(純電阻電路)一臺電動機線圈電阻到電的電阻，全部通過相同的電流在同一時間()A.電爐發(fā)熱和電動機發(fā)熱相同B.電爐的兩端電壓小于電動機的兩端電壓C.電爐的兩端電壓等于電動機的兩端電壓D.馬達所消耗的電力比電爐所消耗的電力多答復ABD解析爐屬于純電阻元件，馬達屬于純電阻元件，電爐為u=IR，發(fā)熱q=i2rt，消耗功率p=i2r。馬達的U=IR，散熱q=i2rt，耗電量p=ui2r。4.(純電阻電路功率計算)有“220 V 1000 W”規(guī)格的電爐，正常運行時電阻咨詢。如果電壓只有200 V，請求出實際消耗的電力。答案48.4 826.4w因為電爐是純電阻電路，所以p=，r=48.4 電壓為200

14、 V時實際消耗的電力p =w826.4 w問題組1對功率的理解和相關(guān)計算1.以下關(guān)于電力的陳述中，正確的是()A.傳記儀器的額定功率與傳記儀器的實際電壓和實際電流有關(guān)B.傳記產(chǎn)品的實際功率取決于傳記產(chǎn)品的額定功率C.白熾燈正常工作時，實際功率等于額定功率D.功率越小，電流工作越少。答案c用于分析的傳記儀器的額定功率是正常運行時的功率，其值由傳記本身的結(jié)構(gòu)確定，與實際電流和實際電壓無關(guān)，因此A、C對不對。使用家用電器實際功率的大小由兩端附加的電壓和通過它的電流決定。b錯了。電流工作的量不僅與電力的大小有關(guān)，還與傳記時間，D有關(guān)。2.白熾燈泡的額定功率和額定電壓分別為36瓦和36v。如果將牙齒燈泡

15、連接到輸出電壓為18 V的電源供應設備的兩端，則燈泡消耗的功率()A.等于36 Wb。小于36瓦，大于9瓦C.等于9 W d。小于9w答案b白熾燈正常工作的電阻R為P=變形R=36，當接近18 V電壓時，假設燈泡的電阻也為36，則消耗P=W=9 W，但如果燈泡的兩端達到18 V電壓，則散熱力小，燈絲的溫度更正常3.圖1所示的電路中，L1、L2是徐璐其他兩個小燈泡，在A、B之間有固定電壓，并且全部正常發(fā)光。滑動電阻器的滑動向右滑動時發(fā)生的現(xiàn)象是()。圖1A.L1的亮度保持不變，L2變暗B.L1牙齒變暗，L2變亮C.電路消耗的總功率變小D.通過滑動電阻器流動的電流變小。答復BCD分析滑動電阻器的滑

16、動向右滑動時，電阻值增大，并行部分的電阻大小增大，分電壓增大，L2兩端的電壓增大，變亮。L1分電壓變小，L1牙齒變暗，A錯，B對。滑動電阻器電阻增大，總電阻大小增大，因此P=可見。4.3個電阻R1、R2和R3電路連接，如圖2所示，在電路a、b側(cè)加上固定電壓后，電阻R1牙齒消耗的功率最多的情況下，三個電阻電阻大小關(guān)系為()圖2A.r1r2r3b.r2r1r3C.r3r2r1d.r1r3r2答案b分析電阻R1、R2并行，電阻兩端的電壓相同。電阻R1牙齒消耗的功率最高，因此可以確定功率公式P=，R2R1。串行，并行電路特性表明，通過電阻R1的電流小于通過電阻R3的電流。可以根據(jù)功率公式P=I2R確定R1R3。問題組兩行法則的理解和應用5.如果通過電阻r的電流為I，則在t小時內(nèi)產(chǎn)生的熱量為q，如果電阻為2R，電流強度為，則在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為()A.4q b.2q c.d .答案d解決方案q=i2Rt表明，電阻為2r，電流強度為時，時間t內(nèi)出現(xiàn)的列q=() 22rt=i2rt=，d是正確的。6.兩個電阻等電