焦耳定律-电路中的能量转化

2.6焦耳定律电路中的能量转化一、电功1.电功：电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功．回忆：在静电学中，电场力做功的特点是什么？表达式？（1）特点：电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差（2）利用电势差求电功——WAB=qUAB2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢．3.国际单位：瓦（W）1W=1J/s常用单位补充：毫瓦（mW），千瓦（kW），兆瓦（MW）1kW＝103W＝106mW=10-3MW1.电功率：电流所做的功与做这些功所用时间的比值叫做电功率．二、电功率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的乘积适用于一切电路的电功率UItWP三、焦耳定律热功率1.焦耳热:电流通过电阻而产生的热量Q3.热功率:电阻通电所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比值表达式：RtIQ2焦耳定律：2.焦耳定律:电流通过电阻产生的热量Q跟电流I的二次方成正比，跟电阻值R成正比，跟通电时间t成正比。RItQP2热UItWQ电热：即电能全部转化为热能，电功等于电热在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等）IRU欧姆定律：RtI2Q电热：在非纯电阻电路中，（如电动机）电能大部分转化为机械能，但不可避免的一小部分转化为热能。UItW电功：tRUtUIt22RIQW结论：tRIQ2电热：WQUIR（欧姆定律不适用）应该是W=E机+Q问题:1.灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，为什么电线的发热却觉察不出来？2.电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾，这是为什么？家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾纯电阻和非纯电阻电路的区别纯电阻电路非纯电阻电路元件特点欧姆定律能量转化元件举例电路中只有电阻元件电路中除电阻元件外，还有将电能转化为其他能的用电器项目I额=P额/U额代入数据解得：I额≈4.5A例1：规格为“220V，1000W”的电炉，求：（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流（2）电炉的电阻（2）电炉的电阻：R=U额2/P额解：（1）由P=UI知，电炉正常工作时：代入数据解得：R=48.4Ω例2.一台电动机，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。（1）这台电动机每分钟所做的机械功有多少，效率是多少？（2）某时电动机突然被卡住而停止转动，则此时的电动机消耗的功率为多少？课堂练习1：一个未知电路，测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是()A.I2RB.U2/RC.UID.I2R+UI精讲细练课堂练习2：一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为（）A．U＝4VB．U=8VC．E＝16JD．E=32J例1.关于电功W和电热Q的说法正确的是()A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于QC．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立解析：选B.W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B对，A、C、D错．B例2、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（）电动机输出的机械功率为（）A．PB．U2/rC．P2r/U2D．P–P2r/U2CD