2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 5 焦耳定律课件 新人教版选修3-1.ppt

5焦耳定律 知识自学 自我检测 一 电功和电功率阅读教材第53页 电功和电功率 部分 知道电功和电功率的计算公式及相关单位 1 电流做功的实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功 电流做功把电能转化为其他形式的能 2 电功 1 定义 电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 电路中的电流I 通过的时间t三者的乘积 2 公式 W qU UIt 3 单位 国际单位 焦 符号 J 知识自学 自我检测 3 电功率 1 物理意义 表示电流做功快慢的物理量 2 定义 电流在一段电路中做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压的乘积 4 单位 瓦特 符号W 知识自学 自我检测 二 焦耳定律阅读教材第53页 焦耳定律 部分 知道焦耳定律的内容和关系式 1 焦耳定律 1 内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比 跟导体的电阻及通电时间成正比 2 表达式Q I2Rt 2 电热功率 1 定义 电流在单位时间内的发热量通常称为电热功率 2 表达式P I2R 知识自学 自我检测 1 正误判断 1 电功与电能的单位都是焦耳 电功就是电能 解析 电功是过程量 电能是状态量 两者只是单位相同 有本质的区别 电能的变化要依靠电流做功来实现 电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程 答案 2 电功率越大 电流做功越快 电路中产生的焦耳热一定越多 解析 电功率公式为P UI 功率越大 表示电流做功越快 但是电流做功的快慢只表示电能转化的快慢 转变成什么能与用电器有关 答案 知识自学 自我检测 3 电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程 解析 功是能量转化的量度 电流做多少功就有多少电能转化为其他形式的能量 答案 4 电功率越大 表示电流做功越多 解析 电功率表示电流做功的快慢 电功率大 表示电流做功快 但做功不一定多 答案 5 W UIt适用于任何电路求电功 答案 6 Q I2Rt适用于任何电路求热量 答案 知识自学 自我检测 2 R1和R2分别标有 2 1 0A 和 4 0 5A 将它们串联后接入电路中 如图所示 则此电路中允许消耗的最大功率为 A 1 5WB 3 0WC 5 0WD 6 0W解析 把R1和R2串联后 由于R2的最大电流较小 故串联后的最大电流为0 5A 串联后的总电阻为6 所以电路的最大功率为P I2R 0 52 6W 1 5W A正确 答案 A 探究一 探究二 当堂检测 问题探究 名师精讲 典例剖析 电功和电功率如图所示 已知电路两端的电势差为U 电路中的电流为I 在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少 把这些电荷从左端移到右端 电场力做功是多少 要点提示 由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q It 根据静电力做功的公式W qU 可得W IUt 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 1 对电功的理解 1 从力的角度看 电流做功的实质是电场力对自由电荷做功 2 从能的角度看 电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程 电功的大小量度了电能的减少量 标志着电能转化为其他形式的能的多少 3 电功W UIt qU对任何电路都适用 2 对电功率的理解 2 额定功率和实际功率 额定功率 用电器正常工作所消耗的功率 实际功率 用电器在实际电压下电流做功的功率 为了使用电器不被烧毁 要求实际功率不能大于其额定功率 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 3 串 并联电路中的功率关系 串联电路中大电阻功率大 并联电路中小电阻功率大 无论串与并 功率都是和 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题1 一根电阻丝 通过2C的电荷量所消耗的电能是8J 若在相同的时间内通过4C的电荷量 该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是 A 4V 16JB 8V 16JC 4V 32JD 8V 32J解析 设电阻丝电阻为R 开始所加电压为U1 则W1 q1U1即8V 2U1 故U1 4V 设后来所加电压为U2 产生的热量为W2 则 答案 D 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 焦耳定律 1 某一电路中只含有某一元件 即白炽灯 电动机 电炉 电容器 电熨斗 电饭锅 电解槽其中的一种 分析哪些属于纯电阻电路 哪些属于非纯电阻电路 2 纯电阻电路中 消耗的电能转化为什么形式的能 对于电动机的电路 消耗的电能转化为什么形式的能 要点提示 1 纯电阻电路有 白炽灯 电炉 电熨斗 电饭锅 非纯电阻电路有 电动机 电解槽 电容器 2 内能 内能和机械能 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路 计算电功时都可以用W UIt 电功率都可以用P UI 热量都可以用Q I2Rt 热功率都可以用P I2R 若用变形式时 就要考虑是否是纯电阻电路 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题2 规格为 220V36W 的排气扇 线圈电阻为40 求 1 接上220V的电压后 排气扇转化为机械能的功率和发热的功率 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的功率 思考问题 1 如何计算发热功率和机械能的功率 答案 发热功率为P热 I2R 机械能的功率为P机 P电 P热 2 电动机不转动的意思是什么 答案 电动机不转动时 可理解为纯电阻用电器 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 解析 1 排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为发热功率为P热 I2R 0 16 2 40W 1W 转化为机械能的功率为P机 P P热 36W 1W 35W 2 扇叶被卡住不能转动后 电动机成为纯电阻用电器 电流做功全部转化为热能 此时电动机中电流为电动机消耗的功率即电功率等于热功率 P电 P热 UI 220 5 5W 1210W 答案 见解析 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 电动机电路的分析与计算 1 当电动机正常工作时 要注意分清电功和电热的关系 电动机消耗的电能也就是电流做的功W UIt 电动机产生的内能必须用Q I2Rt来求 另外 还要注意能量守恒定律的应用 即W Q E E为其他形式的能 或P电 P机 P热 其中P电 UI P热 I2R P机为机械功率 2 当电动机被卡住时 非纯电阻电路转变为纯电阻电路 电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能 W Q 即UIt I2Rt 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 2 多选 日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝 电动机带动风叶转动 电热丝给空气加热 得到的热风可将头发吹干 设电动机线圈的电阻为R1 它与电热丝的电阻R2相串联 接到直流电源上 电吹风机两端电压为U 通过的电流为I 消耗的电功率为P 则以下选项正确的是 A IU PB IU PC P I2 R1 R2 D P I2 R1 R2 解析 电吹风机消耗的电功率即消耗的电能的功率为P UI 大于电阻上的热功率 选项B C正确 答案 BC 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 3 A B为 220V100W 的两盏相同的灯泡 C D为 220V40W 的两盏相同灯泡 A B灯的电阻为 C D电阻为 现将四盏灯泡接成如图所示电路 并将两端接入电路 各灯实际功率分别为PA PB PC PD 则实际功率的大小顺序是 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 答案 4841210PD PA PB PC