焦耳定律知识点中学教育中学学案中学教育中学学案.pdf
焦耳定律 1.电功和电功率（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他形式能。上章里学过电场力对电荷的功,若电荷M在电场力作用下从A搬至B.AB两点间电势差为 则电场力做功W=MVO AEAE对于段导体而言，两端电势差为U,把电荷耳从端搬至另 端，电场力的功W=MC在导体中形成电流，且萨Ir,（在时间间隔r内搬运的电量为屮则通 过导体藏而电量为屮I=q/r）,所以W=MU=ItUo这就是电路中电场力做功即电功的衣达式。（3）表达式：W=lCt（适用于所有电路）说明：衣达式的物理意义：电流在段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通 电时间成正比。适用条件：I、U不随时间变化一一恒定电流。（4）单位：电流单位用安培（A）,电压单位用伏（V）,时间单位用秒（s）,则电功的单位是焦 耳（J）。1KW.h=3.6x10A6j（5）电功率 袤这或,p=物理意义：段电路上功率，跟这段电路两端电压和电路中电流成正比。此公式适用于所有点 路。单位：功的单位用焦耳（J）,时间单位用秒（s）,功率单位为瓦特（W）。1W=1J/S 这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的衣达式对任 何电压、电流不随时间变化的电路都适用。所以在这里瞬时功率和平均功率相等。额定功率：用 电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个血压下消耗的功率称额定功率。般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额定功率,而是实际功率。实际功率P=1U,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。再 者，这里W=lVc是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能虽的总和。电流在通过导体时，导体妥发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，那么如果想求出转化 的内能得多少，学习焦耳定律就可以求出了。英国物理学家焦耳，经过长期实验研丸后提出焦耳 定律。2焦耳定律 （1）纯电阻和非纯电阻电路 纯电阻电路：W二Q 如白炽灯、电炉 非纯电阻电路：W二Q+W 如电动机、电解槽JIH.2RC（适用于所有电路）Q=I2（）焦耳定 郝农达式：）简单介绍产生焦耳热的原因：3（.金属中自由电了在电场力作用下定向移动，由于电场做功，电了动能增加，但不断地与晶格（原（核点阵）碰撞，不断把能虽传给晶格，使晶格中各粒/在平衡位置附近的热运动加剧，从而温 度升高。3.热功率（1）定义：点位时间内的发热量 22Rr对所有电路中电阻的生热都适用.所以热功率也适（电功）衣达式：P二Q/t二1Q=R（2用 于所有电路）4.应用（1）在纯电阻电路中的应用 Q=RJt-rBt=t K a U?P-UI-Ia-y 注盘：欧姆定W U=IR只适用于纯电阻电路（2）在非纯电阻电路中的应用 W二Q+W其他 P二P+P儿他电 非纯电阻电路中的电功和电功率（以含电动机电路为 例）非纯电阻电路中，电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例，电动机电路如图所示，电动机两端电压为U,通过电动机电流为I,电动机线圈电阻为R,则电流做功或电2Rr,电动 机线圈电阻生热Q=l,电动机还对外做功，把电能转动机消耗的总电能为W=Ud）2Rt,W是电 动机输出的机械能。化为机械能，Q=Wt-l 0 这是个非纯电阻电路，可满足U=R,且W0,则有U1R。00考虑每秒钟内能量转化 关系，即功率，只要令上述各式中r=ls即可，可得总功率P=IL总22R。,即=P+PP=1U=J,三者关系是=1电热功率P,输出功率RPP出热出0总热出 复习巩固 匸某用戊流电动机捉升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg,电源捉供恒定电压U=110V.不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上捉升重物时，电路中电流2）。（4Q）（,求电动机线圈电阻l=5ARg=10m/s 卡号特此协议作为情况说明甲方情乙丙时情间年月卡号曰?乙?时情?情?明月?情?为情?情?曰?情?年月?甲?情?曰?情?情?明月?情况情月?情月?情?情况曰?情?情况说情乙特?乙卡号明?情?曰?情?情况?情?情?曰丙时情?情间曰情?情?曰?情间年月?情情?情?情?乙?卡号?月?说?月?
