选修31 焦耳定律 课件

复习：复习： 1、部分电路欧姆定律、电阻定律方程。、部分电路欧姆定律、电阻定律方程。 2、分析下列导体电阻的变化趋势，并说、分析下列导体电阻的变化趋势，并说明它们可能由什么材料构成。明它们可能由什么材料构成。一、电功和电功率一、电功和电功率1. 1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自电功：电流做功的实质是导体中的电场对自由电荷的电场力做功由电荷的电场力做功回忆：回忆： 在静电学中，电场在静电学中，电场力做功的特点是什么？力做功的特点是什么？表达式？表达式？（1 1）特点：）特点：电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差（2 2）利用电势差求电功）利用电势差求电功WWABAB = qU = qUABABW=qUq=ItW=UIt一、电功和电功率一、电功和电功率1. 1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自电功：电流做功的实质是导体中的电场对自由电荷的电场力做功由电荷的电场力做功单位：焦耳单位：焦耳(J)(J) 千瓦时(kWh) 1kWh=3.6kWh) 1kWh=3.610106 6J J一、电功和电功率一、电功和电功率1. 1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自电功：电流做功的实质是导体中的电场对自由电荷的电场力做功由电荷的电场力做功单位：焦耳单位：焦耳(J)(J) 千瓦时千瓦时(kWh) 1kWh=3.6(kWh) 1kWh=3.610106 6J J功能关系：功能关系：表达式：表达式： W=UItW=UIt电场力做了多少功就有多少电势能转化为其他形式能电场力做了多少功就有多少电势能转化为其他形式能电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能一、电功和电功率一、电功和电功率1. 1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自电功：电流做功的实质是导体中的电场对自由电荷的电场力做功由电荷的电场力做功单位：焦耳单位：焦耳(J)(J) 千瓦时(kWh) 1kWh=3.6kWh) 1kWh=3.610106 6J J表达式：表达式： W=UItW=UIt物理意义：物理意义：反映了反映了“多少电能转化为其他形式的能多少电能转化为其他形式的能” 也可以说也可以说“消耗了多少电能消耗了多少电能”思考：电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件，思考：电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件， 电功与这些元件的种类有关吗？电功与这些元件的种类有关吗？结论：电功结论：电功W W（消耗了多少电能）只与元件两端的电压（消耗了多少电能）只与元件两端的电压U U， 通过的电流通过的电流I I和通电时间和通电时间t t有关，与元件的种类无关。有关，与元件的种类无关。 适用于适用于一切电路做功一切电路做功一、电功和电功率一、电功和电功率1. 1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自电功：电流做功的实质是导体中的电场对自由电荷的电场力做功由电荷的电场力做功单位：焦耳单位：焦耳(J)(J) 千瓦时(kWh) 1kWh=3.6kWh) 1kWh=3.610106 6J J表达式：表达式： W=UItW=UIt物理意义：物理意义：反映了有多少电能转化为其他形式的能反映了有多少电能转化为其他形式的能 也可以说也可以说“消耗了多少电能消耗了多少电能” 适用于适用于一切电路做功一切电路做功2.2.电功率：单位时间内电流做的功叫电功率电功率：单位时间内电流做的功叫电功率PW/tUI单位：瓦（W） 千瓦kW表达式：表达式： 适用于适用于一切电路的电一切电路的电功率功率物理意义：反映了电流做功的快慢！物理意义：反映了电流做功的快慢！探讨几个用电器的能量转化情况探讨几个用电器的能量转化情况a、电流流过电炉子、电流流过电炉子b、电流流过充电电池、电流流过充电电池c、电流流过电风扇、电流流过电风扇 电能转化为内能电能转化为内能电能转化为化学能和内能电能转化为化学能和内能 电能转化为机械能和内能电能转化为机械能和内能 想想他们有什么共同点？灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电灯泡接入电路中时，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流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？烫手烫手不烫手why why ？着火了！着火了！why why ？家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，这又是为什么？这又是为什么？UIt WQ电热：即即电能全部转化为热能，电功等于电热电能全部转化为热能，电功等于电热在纯电阻电路中在纯电阻电路中（ ）IRU 欧姆定律：RtI2Q 电热： 二、电热和热功率二、电热和热功率1.1.电热电热: :电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量RtI2Q 焦焦耳耳定定律律：2.2.热功率热功率: :单位时间内电流通过导体产生的热量单位时间内电流通过导体产生的热量表达式表达式：P P热热=I=I2 2R R白炽灯、电炉等白炽灯、电炉等UIt WQ电热：即即电能全部转化为热能，电功等于电热电能全部转化为热能，电功等于电热在纯电阻电路中在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等）（白炽灯、电炉等）IRU 欧姆定律：RtI2Q 电热：在非纯电阻电路中在非纯电阻电路中，（，（如电动机）如电动机）电能大部分转化为机械能，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。但不可避免的一小部分转化为热能。UItW电功：tRUtUIt22RIQW结论：结论：tRIQ2电热：WQUIR（欧姆定律不适用）（欧姆定律不适用）应该是应该是W=E机机+Q1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2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力为目的,发热不是目的,而是难以避免的热能损失.例如电动机、给蓄电池充电等电能大部分转化为其它能，一小部分转化为热能电功大于电热QRtItRUUItW22其它WQW热电PRURIUI22P其热电PPP课堂小结课堂小结电功电功电热电热公式公式W=UItQ=I2Rt物理物理意义意义消耗了多少电能消耗了多少电能电流通过导体时产生电流通过导体时产生了多少热量了多少热量纯电纯电阻阻非纯非纯电阻电阻W=UItQ=I2RtQRtItRUUItW22课堂练习课堂练习1：图中虚线框内是一个未知电路，图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点测得它的两端点a，b之间的电阻是之间的电阻是R，在，在a，b之间加上电压之间加上电压U，测得流过这电路的电流，测得流过这电路的电流为为I，则未知电路的电功率一定是，则未知电路的电功率一定是 ( ) A . I2R B .U2/R C. UI D.I2R+UIC课堂练习课堂练习2： 加在某台电动机上的电压是加在某台电动机上的电压是U，电动，电动机消耗的电功率为机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为，电动机线圈的电阻为r，则电，则电动机线圈上消耗的热功率为动机线圈上消耗的热功率为 ()APBU2/rCP2r/U2DPP2r/U2C课堂练习课堂练习3：为了使电炉消耗的电功率减小到为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，可以采用的措施是（原来的一半，可以采用的措施是（ ） A.使电流减半使电流减半 B.电压减半电压减半 C.使电炉的电阻减半使电炉的电阻减半 D.使电压和电炉的电阻各减一半。使电压和电炉的电阻各减一半。D【4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6,R=10,U=160 V,电压表的读数为电压表的读数为110 V，求：，求：（1）通过电动机的电流是多少？）通过电动机的电流是多少？（2）输入到电动机的电功率是多少？）输入到电动机的电功率是多少？（3）在电动机中发热的功率是多少？）在电动机中发热的功率是多少？（4）电动机工作）电动机工作1 h所产生的热量是多少？所产生的热量是多少？说明：电动机是非线性元件欧姆定律不适用，计算电流时，说明：电动机是非线性元件欧姆定律不适用，计算电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。通过计算发现不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。例题：例题：某直流电动机提升重物的装置如图，重某直流电动机提升重物的装置如图，重物质量物质量m=50kgm=50kg，电源提供恒定电压，电源提供恒定电压U=110VU=110V，不，不计摩擦，电动机以计摩擦，电动机以v=0.90m/sv=0.90m/s的恒定速度向上提的恒定速度向上提升重物时，电路中电流升重物时，电路中电流I=5AI=5A，求电动机线圈电，求电动机线圈电阻阻R R（g=10m/sg=10m/s2 2 ）。）。作业：作业： 1、优化设计优化设计35、36页页 2、 预习第预习第4节节在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多电流产生的热量越多. . 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多产生的热量越多. . 进一步的研究表明产生的热量与电流的平方进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比成正比. . 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多电流产生的热量越多. . 123实验分析实验分析课堂练习课堂练习3：有一直流电动机，把它接入有一直流电动机，把它接入0.2V0.2V电压的电路中，电机不转，测得流电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为过电动机的电流为0.4A0.4A，若电动机接入，若电动机接入2V2V电压电路中，电动机正常工作，电流电压电路中，电动机正常工作，电流是是1A1A，求电动机正常工作时输出功率多，求电动机正常工作时输出功率多大？如果电动机正常工作时，转子突然大？如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？被卡住，电动机的发热功率是多大？例题例题: :一台电动机，线圈电阻是一台电动机，线圈电阻是4 4 ，当电动机两端加，当电动机两端加220V220V电压时，通过电动机的电流是电压时，通过电动机的电流是0.5A0.5A。 （1 1）这台电动机每分钟所做的机械功有多少）这台电动机每分钟所做的机械功有多少? ? 效率为多少？效率为多少？ （2 2）某时电动机突然被卡住而停止转动，则此时的电动）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？机消耗的功率为多少？