焦耳定律电路中的能量转化课件.pptx
问题：问题：电路中，已知电路中，已知AB两点间的电势差为两点间的电势差为U，电流强度为，电流强度为I，经，经过时间过时间t,电荷由电荷由A移动移动到到B，试问电场力对电，试问电场力对电荷所作的功荷所作的功.UqAB解：解：所以所以 q=I t又因为：又因为：W=q U即：即：W=I U t设移动电荷的电量为设移动电荷的电量为q，因为因为I=q/t一一.电功电功1.什么是电功什么是电功?教材教材P63:电场力对电荷所做的功电场力对电荷所做的功,在电在电路中路中,也通常说是也通常说是电流所做的电流所做的功功,称为电功称为电功.1以下说法中错误的是以下说法中错误的是()A在外电路中和电源内部，正电荷都受到静电在外电路中和电源内部，正电荷都受到静电力的作用，所以能不断定向移动形成电流力的作用，所以能不断定向移动形成电流B静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少本质上都是使电荷的电势能减少C在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力源内部只存在非静电力而不存在静电力D静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加移动电荷做功电势能增加ABCW=U I t 2.一段电路的电功一段电路的电功的计算的计算 电流在一段电路电流在一段电路上所做的功等于这段上所做的功等于这段电路两端的电压电路两端的电压U、电路中的电流强度电路中的电流强度I和和通电时间通电时间t三者的乘积三者的乘积.单位单位:焦耳焦耳(J)1J=1V.A.S3.物理意义：物理意义：揭示了揭示了电能转化为其它形式的能电能转化为其它形式的能的多少的多少.二二.电功率电功率P=W/t1.什么是电功率什么是电功率?电流所做的功与完成这些电流所做的功与完成这些功所用时间的比值功所用时间的比值,称为电称为电功功.单位单位:瓦特瓦特(W)常用单位常用单位:千瓦千瓦(K W)注意注意:度是功或能的单位，不是电功率的单位度是功或能的单位，不是电功率的单位.2.一段电路上的电功率计算一段电路上的电功率计算:P =UI1度度=1 K Wh=3.6106J3.额定电压和额定电压和额定功率额定功率 用电器用电器正常工作时正常工作时需要的电压叫做额定电需要的电压叫做额定电压压,在额定电压下工作时在额定电压下工作时的功率称为额定功率的功率称为额定功率.1).确定的用电器确定的用电器,电阻一定电阻一定,工作时的工作时的实际实际电流电流I与与实际电功率实际电功率P,将取决于外加电压将取决于外加电压U.理解注意理解注意:2).用电器工作时用电器工作时,若实际电压等于额定电若实际电压等于额定电压压,理论上认为该用电器正常工作理论上认为该用电器正常工作.在一段在一段只有电阻元件只有电阻元件组成的电路中组成的电路中,电场力所做电场力所做的功等于这段电路产生的的功等于这段电路产生的热量热量.Q=W=UItRI据欧姆定律据欧姆定律:U=IR 代入上式代入上式,有有Q=W=IRIt=I2Rt三三.焦耳定律焦耳定律1.定律内容定律内容:电路中电路中纯电阻纯电阻产生的产生的热量热量(热功热功)等于通过电等于通过电阻电流的平方与电阻和阻电流的平方与电阻和通电时间三者的乘积通电时间三者的乘积.RIQ=I2Rt2.电热功率电热功率P=I2R四四.电功与电热的关系电功与电热的关系1.在纯电阻电路中在纯电阻电路中电功等于电热电功等于电热.电能通过电能通过电流做功全部转化为热能电流做功全部转化为热能.W=UIt=U2t/R=I2Rt =QRIUU=UR2.在非纯电阻电路中在非纯电阻电路中UIr 电功大于电热电功大于电热.电能一部分电能一部分转化为电热，其余部分转化为转化为电热，其余部分转化为其它形式的能其它形式的能.W=UIt=Q热热+E其其 =I2Rt+E其其U U r W Q 即即:UIt I2Rt 含有电动机、电解槽等用含有电动机、电解槽等用电器的电路称为非纯电阻电路电器的电路称为非纯电阻电路.U=U r+U 其其W=Q热热+E其其 功率关系：功率关系：P入入=P热热+P出出 或或 IU=I2R+P出出 UIr 例例:微型吸尘器的直流微型吸尘器的直流电动机内阻一定电动机内阻一定,当加上当加上0.3V的电压时的电压时,通过的电通过的电流为流为0.3A,此时电动机不此时电动机不转转,当加在电动机两端的当加在电动机两端的电压为电压为2.0V时时,电流为电流为0.8A,这时电动机正常工这时电动机正常工作作,求吸尘器的工作效率求吸尘器的工作效率.解析解析:当加当加0.3V电压电压,电流为电流为0.3A时时,电动机不转电动机不转,说明电动说明电动机无机械能输出机无机械能输出,这时消耗的这时消耗的电能全部转化为热能电能全部转化为热能,此时电此时电动机可视为纯电阻动机可视为纯电阻,据欧姆定律据欧姆定律,电机的内阻电机的内阻r=U/I=0.3V/0.3A =1 当加当加2V电压电压,电流为电流为0.8A时时,电动机正常运转电动机正常运转,电动机有机械能输出电动机有机械能输出,此此时电动机为非纯电阻时电动机为非纯电阻,消消耗的电能一分转化为热能耗的电能一分转化为热能,另一部分转化为机械能另一部分转化为机械能.转化的电热功率转化的电热功率P热热=I2 r=(0.8)2 1(W)=0.64 W总功率总功率 P总总=IU=0.8 2(W)=1.6 W效率效率=P有有/P总总 =(1.6-0.64)/1.6 =60%练习练习:用一直流电动机用一直流电动机提升重物提升重物,重物质量重物质量m=50kg,电源电压电源电压U=110V，不计电源内阻，不计电源内阻及各处摩擦，当电机以及各处摩擦，当电机以v=0.9m/s的恒定速度向上的恒定速度向上提升重物时，电阻中的提升重物时，电阻中的电流电流I=5A，试问电动机，试问电动机线圈的电阻线圈的电阻r为多大？为多大？Mmv 解析解析:当在电动机两端加上当在电动机两端加上110V电压电压,电流为电流为5A时时,电动机正常电动机正常运转运转,电动机有机械能输出电动机有机械能输出,此此时电动机为非纯电阻时电动机为非纯电阻,电能一电能一部分转化为电热能部分转化为电热能,另一部分转另一部分转化为机械能化为机械能.转化的电热能转化的电热能Q热热=I2 rt=5 2 r(J)=25 r t(J)总能总能W总总=IUt=5 110t(J)=550t(J)因为重物匀速上升，因为重物匀速上升，T=mg Mmv机械能机械能 E机机 =PT t=T v t =mg v tW总总=E机机 +Q热热550t =mg v t+25 r t =450 t+25 r t 解得：解得：r =4
