《物理选修3-1 焦耳定律》2015

第五节焦耳定律一、电功和电功率电功，即电流做功，实质上是导体中的对自由电荷的在做功，自由电荷在静电力的作用下沿静电力的方向做定向移动，结果电荷的减少，而其他形式的能．恒定电场静电力电势能增加公式：W＝，其国际单位是(J)．电功率是指做的功，P＝，其国际单位是(W)．IUt焦耳单位时间内电流IU瓦特二、焦耳定律1．定义电流I通过一段电阻为R的电路在时间t内产生的热Q＝，这就是焦耳定律．2．热功率称为热功率，P＝.I2Rt单位时间内的发热量I2R3．纯电阻电路与非纯电阻电路的区别在纯电阻电路里，电功电热，电功率.热功率．在非纯电阻电路里，电功电热，电功率热功率．等于等于大于大于QRtItRUUItW22即在非纯电阻电路中，电路消耗的电能W＝UIt一大部分转化为其他形式的能。(例如电流通过电动机，电能转化为机械能)另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt(电枢的电阻生热)W＝UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=W其它+I2Rt且UIR在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热1．纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等电能全部转化为热能,电功等于电热QRtItRUUItW222．非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免的热能损失.例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等电能一部分转化为热能,一部分转化为其它能电功大于电热其它WQW例题一台电动机，线圈电阻是0.4，当电动机两端加220V电压时，通过电动机的电流是50A。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。即P电＝P热+P机由焦耳定律得：P热＝I2R,又P电＝UI所以：P机＝P电－P热＝UI－I2R根据功率与做功的关系可知：W机＝P机t=(IU一I2R)tW机=(50X220-502X0.4)X60J=6X105J三、有关电动机的三个功率1．电动机的特性电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能．在电路计算中，欧姆定律不再适用．图2－5－12．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI.3．输出功率：电动机做有用功的功率．如图2－5－1所示，P出＝mg·v(设重物匀速上升)．4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率P热＝I2r.5．功率关系：P总＝P出＋P热．6．电动机的效率：.解决电动机问题注意分两种情况：1．当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率．2．当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻电路．