§ 2.5 焦耳定律
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§ 2.5 焦耳定律. 乾安四中 邓宪法. 【 学习目标 】 1 、理解电功的内涵,能够从静电学的 角度推导电功的表达式 2 、知道焦耳定律的物理意义 3 、能够从能量的转化和守恒理解电功 和电热的区别 4 、知道纯电阻电路和非纯电阻电路 【 学习重点 】 电功率和热功率的区别和联系 【 学习难点 】 并不是所有用电器都可以使用欧姆定律. 一、电功和电功率. 1 .电功. 在一段电路中电场力对电荷所做的功,也就是通常所说的电流所做的功。. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
§2.5 焦耳定律乾安四中 邓宪法
【学习目标】 1 、理解电功的内涵,能够从静电学的 角度推导电功的表达式 2 、知道焦耳定律的物理意义 3 、能够从能量的转化和守恒理解电功 和电热的区别 4 、知道纯电阻电路和非纯电阻电路【学习重点】 电功率和热功率的区别和联系【学习难点】 并不是所有用电器都可以使用欧姆定律
一、电功和电功率1 .电功 在一段电路中电场力对电荷所做的功,也就是通常所说的电流所做的功。
UItW 在国际单位制中电功的单位是焦( J ),常用单位有千瓦时( kW·h ) .
1 度 =1KW·h=3.6×106J
2 .电功率 ( 表示电流做功的快慢 )
UItWP
( 1 )定义:一段电路上的电功率 P 等于这段 电路两端的电压 U 和电路中电流 I 的乘积( 2 )单位:在国际单位制中是瓦( W ),常 用单位还有毫瓦( mW ),千瓦( kW ) 1kW = 103W = 106m
W
二、焦耳定律1. 内容:电流通过导体时产生的热量 Q 等于 电流 I 的二次方、导体的电阻 R 和 通电时间 t 三者的乘积 。
RtIQ 22. 电热:电流通过电阻时产生的热量。3. 热功率:电流做功时发热的功率。
P=I2R
电阻丝 : 电能 → 内能
Q
I2Rt
W
UIt = I=U/R
M电动机 : 电能 → 内能 + 机械能W Q + E 机
UIt I2Rt I < U/R
说明:欧姆定律不适用于含电动机的电路!
>
三、纯电阻电路和非纯电阻电路1. 纯电阻电路:
2. 非纯电阻电路:将电能全部转化为内能的电路。如电炉、电烙铁、电饭锅等器件组成的电路。
并非所有电能都转化为内能的电路。如电路中含有电动机在转动或有电池充电的电路。 注意:白炽灯和不转动的电动机是纯电阻元件
纯电阻电路 :
非纯电阻电路 :
电能 → 内能
电能 → 内能 + 机械能
Q
I2Rt
W
UIt = U=IR电功 = 电热 : W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R电功率 = 热功率: P =P 热 = UI = I2R = U2/R
M
W Q + E 机UIt > I2Rt U > IR电功: W = UIt
电热: Q = I2Rt电功率: P = UI 热功率: P 热 = I2R
例题 1 :一个电动机,线圈电阻是 0.4Ω ,当它两端 所加的电压为 220V 时,通过的电流是 5A 。 这台电动机每分钟所做的机械功有多少?
W = Q + E 机 电动机所做的机械功为 E 机 = W - Q
解:本题涉及电功、电热和机械功,三者 之间遵从能量守恒定律,有
=UIt - I2Rt= (UI - I2R)t=(220×5 - 52×0.4) ×60J
=6.54×104J
课堂小结1 、纯电阻电路: W=Q ,即 :IUt=I2Rt ,有 I=U/R (欧姆定律成立)。
计算电功和电热时: W=Q=Pt=IUt=I2Rt=U2t/R 计算电功率和热功率时: P=IU=I2R=U2/R=W/t
2 、非纯电阻电路: W>Q ,即 :IUt>I2Rt ,有 I<U/R (欧姆定律不成立)。 计算电功时,只能用 W=IUt=Pt ;计算电功率时,只能用 P=IU=W/t
计算电热时,只能用 Q=I2Rt ; 计算热功率时,只能用 P=I2R
练习 1
下列用电器中,哪些属于纯电阻用电器( ) A. 电风扇和电吹风 B. 电烙铁和电热毯 C. 洗衣机和电冰箱 D. 白炽灯和不转动的电动机
BD
练习 2
通过电阻 R 的电流为Ⅰ时,在时间 t 内产生的热量为 Q ,若电阻为 2R ,电流为Ⅰ /2时,则在时间 t 内产生的热量为( ) . A . 4Q B . 2Q C . Q/2 D . Q/4
C
练习 3
对计算任何用电器的电功率都适用的公式是 ( )
RIP 2A.RUP2
B.
UIP C.tWP D.
CD
练习 4
在某段电路中,其两端电压为 U, 通过的电流为Ⅰ, 通电的时间为 t ,若该段电路的电阻为R, 则关于电功和电热的关系,下列结论正确的是( )
A. 在任何电路中,电功 U t=Ⅰ Ⅰ2Rt B. 在任何电路中,电功为 U tⅠ ,电热为Ⅰ 2Rt C. 在纯电阻电路中, U t=Ⅰ Ⅰ2Rt D. 在非纯电阻电路中, U tⅠ >Ⅰ 2Rt
BCD
练习 5
一台电动机的线圈电阻和一只电炉的电阻相同,都通过相同的电流,在相同的时间内 ( ) A. 电炉和电动机产生的热量相等 B. 电炉两端电压大于电动机两端电压 C. 电炉两端电压等于电动机两端电压 D. 电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
AD
练习 6
电动汽车成为未来汽车发展的方向。若汽车所用电动机两端的电压为 380V ,电动机线圈的电阻为 2Ω ,通过电动机的电流为 10A ,则电动机工作 10min 。求: ( 1 )消耗的电能 ; ( 2 )产生的热量 ; ( 3 )输出的机械能。
W=2.28×106JQ=1.20×105JE=2.16×106J
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动动脑筋 !
如右图所示的电路,若将玩具电动机卡住,电流表的示数如何变化?解释:电动机转动时,电路为非纯电阻电路,有I 非 <U/R 。若将玩具电动机卡住,则电路变为纯电阻电路,有 I 纯 =U/R ,即 I 纯 >I 非。电流变示数变大。