電功和電功率3.ppt

1、恒定電流,電功和電功率,內(nèi)容提要：,復(fù)習(xí)提問 電功和電功率 電熱和熱功率 電功與電熱 例題精講,請問：日常生活中有那些用電器？這些用電器都在進(jìn)行著哪些能量轉(zhuǎn)化？舉例說明.,問題1：,熱水器,電池,白熾燈,電吹風(fēng),蓄電池,下一頁,問題2：,如圖所示，在靜電場中，A、B兩點(diǎn)間電勢差為U，電荷q由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)電場力做多少功？,答：電場力對電荷做的功等于電量q和電 勢差U的乘積.W=Uq,下一頁,問題3：,若在電路兩端加電壓為U，電路中的電流強(qiáng)度為I，則在時間t內(nèi)電流做多少功？,講解：如果在電路兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)就建立了電場，自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，電場力對移動電荷做功.設(shè)在時間t內(nèi)

2、通過這段電路上任意一橫截面的電量為q，相當(dāng)于在時間t內(nèi)電場力將電荷從A端移動到B端.因此，電場力對電荷所做的功為W=qU.其中，q=It, 所以電流在時間t內(nèi)做的功為W=UIt.,返回,1、電功,在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場.自由電子在電場力的作用下定向移動，電場力對自由電子做了功，這個功簡稱為電功，通常說成電流做的功.,（1）什么叫電功？,（2）公式： W=UIt,下一頁,實(shí)質(zhì)電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電功來實(shí)現(xiàn)的.電流做了多少功，就有多少的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.,(3)說明：,表達(dá)式的物理意義電流在一段電路上的功跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流強(qiáng)度和通電時間成正比,單位W

3、、U、I、t單位分別為焦耳、伏特、安培、秒.即1J=1VAs,下一頁,2、電功率：,(1)、什么是電功率？,電功率是表示電流做功快慢的物理量.,(2) 公式：,P=W/t=UIt/t=UI,下一頁,(3)說明：,表達(dá)式的物理意義一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比.,實(shí)質(zhì)表示電能轉(zhuǎn)化為其他能的快慢程度.,單位P、U、I單位分別為瓦特、伏特、安培 即 1W=1J/s,下一頁,演示實(shí)驗(yàn)1：按如圖所示接好電路觀察滑片在滑動過程中燈泡的明暗程度以及電流表和電壓表的示數(shù)變化情況的關(guān)系.,下一頁,3、額定功率和實(shí)際功率：,（1）額定功率 是指用電器在額定電壓下工作的功率，是用電器正常

4、工作的最大功率.,（2）實(shí)際功率 是指用電器在實(shí)際電壓下工作的實(shí)際的功率.,下一頁,返回,幾種常用電器的銘牌：,上一頁,1、電熱：,英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律.,（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時間成正比.,（2）表達(dá)式： Q=I2Rt,焦耳（1818-1889）,下一頁,在金屬導(dǎo)體中，除了自由電子，還有金屬正離子.在電場力的作用下，做加速定向移動的自由電子要頻繁的與離子發(fā)生碰撞，并把定向移動的動能傳遞給離子，使離子的熱運(yùn)動加劇.平均起來看，可以認(rèn)為大量自由電子以某一不變的速率作定向移動.可見，在電阻元件中通過自由電子與離子的碰撞，電能

5、完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能.,（3）產(chǎn)生焦耳熱的原因：,下一頁,（1）定義：單位時間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫熱功率.,2、熱功率,（2）公式：P=Q/t P=I2R,（3）含義：導(dǎo)體的發(fā)熱功率與通電導(dǎo)體的電流強(qiáng)度及電阻成正比.,（4）單位：熱功率的國際單位表示W(wǎng)、kW,下一頁,演示實(shí)驗(yàn)2：將前面電路中燈泡換為電動機(jī)，在電動機(jī)轉(zhuǎn)動和不轉(zhuǎn)時觀察電流表和電壓表的示數(shù)又和不同.,返回,兩種電路：,（1）純電阻電路只含有純電阻的電路，如電爐、白熾燈等，像演示中電動機(jī)不轉(zhuǎn)時的電路.,電流做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W電= P內(nèi)即P電= P內(nèi),下一頁,（2）非純電阻電路電路中含有電動機(jī)在轉(zhuǎn)動或電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路.,以電動機(jī)為

6、例：,電流做的功一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，主要的一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，W電= W內(nèi)+W機(jī)即P電= P內(nèi)+P機(jī),下一頁,（1）功是能量轉(zhuǎn)化的量度同樣，電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，電熱是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，因此，電功的定義式為W=UIt，電熱的定義式是Q=I2Rt.,（2）從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為：WQ, 即UIt I2Rt. 在純電阻電路中，W=Q=UIt= I2Rt=U2/R選任一形式即可 在非純電阻電路中，只能用W=UIt計(jì)算電功，只能用Q=I2Rt計(jì)算電熱,電功和電熱,下一頁,電功率是指輸入某段電路的全部電功率，或者斷電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U

7、和通過的電流I的乘積.,熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而損失的功率，其大小決定于通過這段導(dǎo)體中電流強(qiáng)度的平方和導(dǎo)體電阻的乘積.,對于純電阻電路，電功率等于熱功率，計(jì)算時可用中P=IU=I2R=U2/R的任一形式進(jìn)行計(jì)算.,對于非純電阻電路，電路消耗的電功率等于熱功率與機(jī)械功率等其他形式的功率之和，即電功率大于熱功率，計(jì)算時只能用P=IU 計(jì)算電功率用P= I2R計(jì)算熱功率.,區(qū)別,聯(lián)系,返回,電功率和熱功率,【例1】把一根長為L的電爐絲接到220V的電路中用它來燒沸一壺水，需時間t秒鐘，若將此電爐絲均勻的拉長，使半徑減小為原來的一半，而后再剪掉長為L的一段，再將余下的電爐絲接到同樣的電路中，仍用

8、 它燒沸一壺同樣的水，則需時間 秒.,解析：由電阻定律可知，此電阻絲阻值變?yōu)樵瓉淼?2倍，在電壓不變的情況下，功率變?yōu)樵瓉淼?/12，燒沸同一壺水，需要電功相同，則時間變?yōu)樵瓉淼?2倍，故，答案為12t.,t,下一頁,【例2】某一用直流電動機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動機(jī)以v=0.90ms的恒定速度向上提升重物時，電路中電流強(qiáng)度I=5A，求電動機(jī)線圈電阻R（g=10ms2）.,分析:,答案:4,下一頁,跳頁,解析： 從能量角度講，電流做的功一小部分用來轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分用來提升物體，所以有P電=P熱+P機(jī) 而P電=IU=5

9、50W，勻速提升時拉力F=mg ,所以輸出的機(jī)械功率即拉力做功的功率為P機(jī)=Fv=mgv=450W, 所以用來發(fā)熱的功率為P熱100W, 又因?yàn)镻熱I2R,所以R= P熱/I2=4 . 答案： 4 ,上一頁,【例3】額定電壓都是110V，額定功率P=100W，P=40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的是下圖中的哪一個？,答案（3）,下一頁,解析: 判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流. 由P=U2/R和已知條件可知，RA110V, 燈被燒毀, 兩燈不能正常發(fā)光. 對于(2)電路, 由于RAUA, B燈被燒毀. 對于(3)電路, B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA, 所以可能UA=UB =110V，兩燈可能正常發(fā)光. 對于(4)電路,若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻， UA=UB =110V，兩燈可能正常發(fā)光. 比較(3)、(4)兩個電路，由于(3)電路中變阻器功率為(IA-IB) 110，而(4)電路中變阻器功率為(IA+IB) 110 ，所以(3)電路消耗電功率最小.,上一頁,（1）理解電功、電功率的概念，公式的物理意 義。,（5）能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與