焦耳定律-电路中的能量转化.ppt

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 qUAB 2 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 3MW 1 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 三 焦耳定律热功率 1 焦耳热 电流通过电阻而产生的热量Q 3 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 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 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 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 结论 W Q U IR 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 4 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 U2 C D