2.5焦耳定律

第二章恒定电流电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转化为化学能。一、电功功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。zxxk电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。1、定义：电场力(或电流)所做的功.电功是电能转化为其他形式能的量度.电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程。电场力做功：W=qU一、电功一段电路两端的电压为U,通过的电流为I,则在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量：q=ItW=IUt2、公式:电流在一段电路中所做的功W等于这段电路中的电流I、电路两端的电压U、通电时间t三者的乘积．3、单位：焦(J)千瓦时(kW·h).1kW·h＝3.6×106J一、电功W=IUt2、公式:1、定义：电场力(或电流)所做的功.电功普适公式1、定义：单位时间内电流所做的功.表示电流做功的快慢．电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．3、单位：瓦(W)千瓦(kW)．1kW＝103W二、电功率P=W/t=IU2、公式:电功率普适公式额定功率和实际功率额定功率:用电器在额定电压下工作的功率.实际功率:用电器在实际电压下工作的功率.几种常见家用电器的额定功率用电器29寸彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）～150300～800100～150800～120040～60二、电功率输入功率和输出功率输入功率:用电器输入端的电压与输入电流之积.输出功率:用电器输出端的电压与输出电流之积.电热器水用管状电热器热水器饮水机在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；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，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能全部转化为内能．Zx。、xk三、电热1、定义:电流通过导体产生的热量.电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢?三、电热2、公式:推导：电能全部转化为内能：Q=W=IUt欧姆定律：U=IRQ=I2Rt1、定义:电流通过导体产生的热量.焦耳定律：电流通过导体产生的热量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．焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路．纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机）．非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路．Q=I2Rt2、公式:三、电热3、单位：焦(J)千瓦时(kW·h).电热普适公式1、定义:单位时间内的发热量.四、热功率热功率P等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．P=Q/t=I2R2、公式:3、单位：瓦(W)千瓦(kW)．热功率普适公式纯电阻电路:电能→内能QI2RtWIUt=I=U/RM非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WW其QIUtI2RtI＜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!R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QI2RtWIUt=I=U/R电功=电热:W=IUt==I2RtU2t/R电功率=热功率：P=IU=U2/R=I2R=P热WW其QIUt＞I2RtI＜U/R电功：W=IUt电热：Q=I2Rt电功率：P=IU热功率：P热=I2RRM=Q电功和电功率、电热和热功率三、电热Q定义:电流通过导体产生的热量.公式：Q=I2Rt单位：J焦耳定律：电流通过导体产生的热量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．一、电功W定义：电场力(或电流)所做的功.公式：W=IUt单位：J1kWh=3.6×106J二、电功率P定义：单位时间内电流所做的功公式：P=W/t=IU单位：WkW四、热功率P热定义：单位时间内的发热量公式：P热=Q/t=I2R单位：WkW对纯电阻电路:电功=电热电功率=热功率对非纯电阻电路:电功电热电功率热功率1.电功:IUtW=2.电功率:IUtWP==3.电热:RtIQ2=4.热功率:RItQP2==对纯电阻电路:电功=电热电功率=热功率对非纯电阻电路:电功电热电功率热功率电功和电功率、电热和热功率电功、电功率的计算1、用电器正常工作的条件：①用电器两端的实际电压等于其额定电压.②用电器中的实际电流等于其额定电流．③用电器的实际电功率等于其额定功率．由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件.灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程．2、用电器接入电路时：①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变．②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.例1：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：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．计算电功率的普适公式为:IUtWP==例2、对计算任何用电器的热功率都适用的公式是()RIP2=Ａ．RUP2=Ｂ．UIP=Ｃ．QPt=Ｄ．计算热功率的普适公式为:I2RtQP==例3、一个电动机，线圈电阻是0.4，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?解:电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律:P电＝P热+P机由焦耳定律:电动机的热功率为:P热＝I2R消耗的电功率为:P电＝IU因此电动机所做机械功的功率:P机＝P电－P热＝IU－I2R根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为:W＝P机t=(IU一I2R)t=(5×220-52×0.4)×60J=6.5×104J解:据能量守恒定律得:IUt=I2Rt+W故电动机每分钟所做的机械功为:W=(IU-I2R)t=(5×220-52×0.4)×60J=6.5×104J例3、一个电动机，线圈电阻是0.4，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?1、一个电炉额定电压为220V，额定功率为800W，如果接入110V电路中，实际消耗的功率为多大?200W2、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3等于()A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1R1R2R3在串联电路中，功率跟电阻成正比。A在并联电路中，功率跟电阻成反比。3、下图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3等于()A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1D4、如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。1∶2∶65、在电阻上除了标明电阻值，还标明额定功率值，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器就会被烧坏。现有一个“100Ω4W”的电阻器，允许通过这个电阻器的最大电流为多大？允许加在这个电阻器两端的电压为多大？0.2A;20V6、有人用一个“100Ω，4W”的电阻和一个“50Ω，8W”的电阻串联，作为150Ω电阻使用，则该150Ω电阻允许通过的最大电流为____；能承受的最大电压为_____；额定功率为。0.2A;30V;6W7、如图所示，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”字样，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？BL1L2L1L1L1L2L2L2ABCD8、电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温,又不会把饭烧焦的家用电器.如图,它的电路由控制部分AB和工作部分BC组成.K1是限温开关,手动闭合,当温度达到1030C时自动断开,不能自动闭合.K2是自动开关,当温度超过800C时自动断开,温度低于700C时自动闭合.R2是限流电阻,阻值2140Ω,R是工作电阻,阻值60Ω.锅中放好适量的米和水,插上电源(220V,50Hz),手动闭合K1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温.(1)简述手动闭合K1后,电饭锅加热、保温过程的工作原理.(2)加热过程电饭锅消耗的电功率P1是多大?K1,K2都断开时电饭锅消耗的电功率P2是多大?(3)若插上电源后没有手动闭合K1,能煮熟饭吗?为什么?K1K2RABCD非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R所以正确的是（C）9、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/rCC．P2r/U2D．P-P2r/U2