3.3焦耳定律

三、焦耳定律一、电功和电功率如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It，电场力做功是多少？则电场力做功即：qUWUItW1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．UItW（1）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）.1kW·h＝3.6×106J（2）物理意义：描述电流做功多少的物理量。（3）适用于一切电路的电功计算。（4）电功在数值上就等于一段时间内消耗的电能。2．电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率．UItWP（2）物理意义：电功率表示电流做功的快慢．（1）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＝106mW（3）适用于一切电路中的电功率计算。３．额定功率和实际功率：额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。实际功率:用电器在实际电压下工作的功率P=UI，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．二、焦耳定律1．电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程．在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的功能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能．（课本P60,标记出来）2．焦耳定律：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．RtIQ2适用于任何电路中的焦耳热计算３．热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．2QPIRt热适用于任何电路中的热功率的计算三、电功与热功纯电阻电路：将电能全部转化为内能的电路。如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．非纯电阻电路：不能将电能全部转化为内能的电路．如电动机，电解槽等纯电阻电路:电能→内能QI2RtWUIt=I=U/RM非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WW-QQUItI2RtI＜U/R说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！＞指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!指转化为内能的那部分电能!纯电阻电路:非纯电阻电路:电能→内能电能→内能+其它形式的能QI2RtWUIt=I=U/R电功=电热：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R电功率=热功率：P=P热=UI=I2R=U2/RMWW-QQUIt＞I2RtI＜U/R电功：W=UIt电热：Q=I2Rt电功率：P=UI热功率：P热=I2R例：一台电动机，额定电压是220v，线圈电阻是0.4Ω，在额定电压下通过的电流是50A。求：在额定电压下输入给电动的的电功率和热功率。例、额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8欧姆，正常工作时，电动机每秒放出的热量是1280焦耳，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦耳的电能转化为机械能？解:放出热量：Q=I2RtI2=Q/(Rt)I=40A消耗的总电能：W=UIt=8800J转化出的机械能：E=W-Q=7520J例题：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（）RIP2Ａ．RUP2Ｂ．UIPＣ．tWPＤ．解析：电功率计算的普通公式为UItWP用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）．RUI只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由改写电功率的表达式．所以，正确选项为C、D．小结：１．电功UItW３．电功率UItWP４．热功率RItQP2２．焦耳热RtIQ2练习2．在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，该段电路中的电阻为R，则关于这段电路中电功率和热功率的关系，下列结论正确的是（）A．电功率一定为UI，热功率一定为B．电功率可能小于热功率C．若这段电路为纯电阻电路，则电功率等于热功率D．若这段电路为非纯电阻电路，则电功率大于热功率RI2练习3．如图所示，电阻、、的电功率相等，则他们的阻值之比等于（）A．B．C．D．1R2R3R321::RRR1:1:12:2:14:4:11:1:44．加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（）A．PB．U2/rC．P2r/U2D．P-P2r/U2C有一台电动起重机，其两端的电压为380V，通过它的电流为10A，起得机刚好能提起100kg的物体以3m/s的速度匀速上升，不考虑其它能量损失，试求电动机的电阻。解析：电动机消耗的电功率为P电=UI=380×10=3800W电动机输出的机械能功率P机=FV=3000W电动机转化的内能为P电－P机=800W，又P热=I2R可得R=8Ω