高中物理《焦耳定律》课件 新人教版选修3-2

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2.5焦耳定律学习目标1、掌握四个概念:电功、电热、电功率、电热率2、能够区分电功和电热、电功率和热功率3、会利用所学知识计算电功和电功率、电热和电热率一、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.Itq则电场力做功即:qUWUItW1.电功UItW电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积.(3)单位: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(1)定义: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.(2)公式:电功普适公式2.电功率UItWP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.(3)意义:电功率表示电流做功的快慢.(4)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=10-3MW(1)定义:单位时间内电流所做的功(2)公式:电功率普适公式用电器铭牌上所标称的功率是额定功率,用电器在实际电压下工作的功率是实际功率.用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率.几种常见家用电器的额定功率用电路29吋彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压(V)220220220220220额定功率(W)~150300~800100~150800~120040~603.额定功率和实际功率二、电热和热功率电流做功的过程,是电能转化为其他形式能量的过程.电动机把电能转化为机械能;电解槽把电能转化为化学能;电热器把电能转化为热能.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,把定向移动的功能传给离子,使离子热运动加剧,将电能完全转化为内能.1、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=I2Rt(1)、定义:电流通过导体产生的热量.Q=I2Rt(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.RtIQ2(3)焦耳定律适用条件:适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路.纯电阻电路:只含有电阻的电路、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:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路.2.焦耳定律(2)公式:电热普适公式(1)、定义:单位时间内的发热量.3、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=I2R(2)、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QI2RtWUIt=I=U/RM非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WE其+QUItI2Rt=QI<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/RMWE其+QUIt>I2RtI<U/R电功:W=UIt电热:Q=I2Rt电功率:P=UI热功率:P热=I2R(1)区别:电功率是指某段电路的全部电功率,或这段电路上消耗的全部电功率,决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积;热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率.决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积.(2)联系:对纯电阻电路,电功率等于热功率;对非纯电阻电路,电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和.4.电功率和热功率的区别与联系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、电热和热功率应用1、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。应用2、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、3:2:1D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?作业:P55问题与练习:4、5

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