5教案焦耳定律详解

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,5教案焦耳定律详解,5教案焦耳定律详解5教案焦耳定律详解它们把电能转化为什么能？这种电器叫纯电阻用电器热能导体通电时的发热现象叫电流的热效应。,它们把,电能,转化为什么能？,这种电器叫纯电阻用电器,热能,导体通电时的发热现象叫电流的热效应,。,一、电功,电场力（或电流）所做的功叫电功。,描述力对电荷位移的累积效果。,（,1,）定义式的变形式：,W=qU=UIt,（,2,）单位：焦耳（,J,）、千瓦时（,kwh,）。,1kwh=3.610,6,J,自由电子在电场力的作用下在电路中会定向移动，电场力做功，电场力做的功常常说成是电流所做的功，简称,电功,。,不同的用电器在相同电压作用下，电场力做功的快慢程度又不同，为了比较电场力做功的快慢，引入了,电功率,。,电流通过导体是会发热，把它叫,电热,。,那么，电功、电功率、电热三个物理量之间有何关系呢？,下面在复习学过内容的基础上，进一步来明确这些问题。,P,额,是个定值，,P,实,是个变值,大小关系,P,额,P,实,二、电功率,附,:,几种常见家用电器的额定功率,用电器,29,吋彩电,电熨斗,电冰箱,微波炉,台灯,额定电压（,V,）,220,220,220,220,220,额定功率（,W,）,0,150,300,800,100,150,800,1200,40,60,用电器的电阻和功率的说明,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,用电器的实际功率超过额定功率时，认为它将被烧毁。不考虑其安全系数,没有注明额定值的用电器,(,如用于限流的变阻器,),接入电路时，认为其工作的物理量均小于其额定值，能安全使用,.,电压表和电流表是考虑内阻，要看具体问题，具体分析。有些题要求考虑，有些不要求考虑。,电流通过导体产生的热量叫电热。热的产生不只是电。,（,1,）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 ,Q=I,2,R,t,（,2,）单位：,焦耳（,J,）,三、电热,（,4,）焦耳定律 的适用条件：,焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。只要有电阻通电就成立。,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。它们把电能转化为热能。,非纯电阻电路：,电路中有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应，或有电池在充电等。电能变为热和其它形式能。产生的热量用焦耳定律计算。,根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度”可知：电流的热效应产生了电热，即电能转化为热能，则电流必做功。那么，电功与电热大小之间有何关系呢？,（,1,）在纯电阻电路中，电功等于电热：,W=E,电减,=Q,即电能全部转化为内能：,UIt=I,2,RtU=IR,，也即欧姆定律成立。,此时还有：,UIt=I,2,Rt=,（,U,2,/R,）,t,M,V,U,IR,四、电功与电热大小对比,因电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能能等其它形式的能量。,UIt=I,2,Rt+E,其它,I,2,Rt,，可见，,U,IR,，即欧姆定律对这段非纯电阻电路不成立。,U,=IR,（,2,）在非纯电阻电路中，电功大于电热：,W=E,电减,Q,注意：,1,、公式,W=UIt,和,P=UI,是电功和电功率的一般表达式，表示电流通过用电器做的总电功和总电功率。适用于任何用电路。,W=I,2,Rt=U,2,t/R,和,P=I,2,R=U,2,/R,，则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。,2,、,电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化为其它形式的能的过程。,电流通过一段电路做了多少功，电能就减少多少，其它形式能就增加多少,。,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,I,2,Rt,，且,W,Q,B,在任何电路中都有,W,UIt,、,Q,I,2,Rt,，但,W,不一定等于,Q,C,W,UIt,、,Q,I,2,Rt,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,I,2,Rt,只在纯电阻电路中成立,解析：,W,UIt,、,Q,I,2,Rt,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,答案：,B,电动机中的能量转化,：通电时，电阻,r,把电能转化为热能，无阻线圈,D,把电能转化为机械能。,能量守恒关系为,E,电,=E,机,+Q,，,即,UIt=P,机,t,+I,2,Rt,(2),电动机的输入功率：,又叫电动机的总功率，由电动机线圈中的电流,I,和电机两端的电压,U,决定,计算方法：,P,总,UI,（,1,）电动机是一种非纯电阻用电器,电动机通电时，常把电动机内的,有阻线圈,等效于：线圈的电阻,r,和无电阻线圈,D,（理想线圈）,串联而成。如图所示。,五、电动机电路的输入功率、热功率、输出功率,D,(3),电动机的热功率,：,电动机线圈的电阻,r,发热,热功率,P,热,I,2,r,(4),电动机的输出功率,：电动机做有用功的功率，是机械功率。,如图所示，,P,出,=P,机,=FV,匀速时,F=mg,，,P,出,=P,机,=,mg,v,(5),三个功率的关系,输入功率,P=,IU,热功率,P,热,=I,2,r,输出功率,P,出,=P,机,=,mg,v,P,P,出,+P,热,IU=,mg,v+,I,2,r,思考,:,电动机的效率是？,输入功率,：输电线路两端的电压,U,与输入电流,I,之积。即,P=IU,输出功率,：即用户获得的电功率，等于,用户两端的电压,U,用,与输出,电流,I,之积，即,P,用,=IU,用,三个功率关系,：,P=,P,用,+P,损耗,即,UI=,U,用,I,+I,2,R,线,其中,P,出,=P,用,输电线路的等效电路图,I,思考：输电效率,=,?,线路损耗的功率,：,P,损,=I,2,R,线,六、输电线路中的输入功率、输出功率、线路损耗功率,小结：,电功,电功率,热功率,焦耳热,利用专用公式解题还会错吗？,BC,解析：,首先要明确，欧姆定律,U,IR,只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同,其次，,P,UI,表示电功率，而,P,I,2,R,表示热功率因此，在纯电阻电路中，,UI,I,2,R,，消耗的电能全部转化为热能；而在非纯电阻电路中，,UI,I,2,R,，即消耗的电能只有部分转化为热能,答案：,BC,例,2 .“220 V,66 W”,的电风扇，线圈的电阻为,20 ,，,(1),接上,220 V,电压后，电风扇消耗功率转化为机械能的功率和发热功率,(2),如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热功率,典型例题,解析：,(1),电风扇工作时，其电路不是纯电阻电路，它从电源获取的电功率一部分转化为线圈的发热功率，另一部分转化为扇叶转动时的机械功率它们三者之间的关系为：,P,电,P,热,P,机,其中,P,电,UI,，,P,热,I,2,R,.,电风扇接在,220 V,电压下正常工作，电流大小为,I,额,P,额,/,U,额,(66/220) A,0.3 A.,发热功率为,P,热,I,2,R,0.3,2,20 W,1.8 W.,转化为机械能的功率为,P,机,P,电,P,热,66 W,1.8 W,64.2 W.,(2),电扇的扇叶被卡住不能转动，电机相当于纯电阻，电能全部转化为内能，通过电扇的电流为,I,U,/,R,(220/20) A,11 A.,电机消耗的功率,P,等于发热功率,P,热,，,P,P,热,I,U,11,220 W,2 420 W,远大于,66W.,这时电机将被烧坏,答案：,64.2 W,1.8 W,2 420 W,2 420 W,例,3.,在研究微型电动机的性能时，可采用如下图所示的实验电路当调节滑动变阻器,R,，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为,0.5 A,和,1.0 V,；重新调节,R,，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为,2.0 A,和,15.0 V,求：,(1),这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻,(2),电动机正常工作状态时匀速提升一个,2 kg,的物体，该物体竖直上升的速度多大？,(,g,10 m/s,2,),答案：,(1)22.0 W,2 ,(2)1.1 m/s,例,4,如下图所示，电路中的电阻,R,10 ,，电动机的线圈电阻,r,1 ,，加在电路两端的电压,U,100 V,已知电流表读数为,30 A,，则通过电动机线圈的电流为多少？,电动机输出功率为多少？,答案：,20 A,1 600 W,例,5,如图所示，,A,为电解槽，,M,为电动机，,N,为电炉子，恒定电压,U,12V,，电解槽内阻,r,A,2,，当,K,1,闭合，,K,2,、,K,3,断开时，,A,示数,6A,；当,K,2,闭合，,K,1,、,K,3,断开时，,A,示数,5A,，且电动机输出功率为,35W,；当,K,3,闭合，,K,1,、,K,2,断开时，,A,示数为,4A.,求：,(1),电炉子的电阻及发热功率各多大？,(2),电动机的内阻是多少？,(3),在电解槽工作时，电能转化为,化学能的功率为多少？,答案：,R=2,；,P,R,=72W,r,M,=1,P,化,=16W,电解槽问题,练习,如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为,r,=1,，电动机两端的电压为,5 V,，电路中的电流为,1 A,，物体,A,重,20 N,，不计摩擦力，求：,(1),电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？,(2),电动机输入功率和输出功率各是多少？,(3)10 s,内，可以把重物,A,匀速提升多高？,【,答案,】,(1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m,M,谢谢！,