焦耳定律(公开课).ppt

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1、焦耳定律讨论几个用几个用电器的能量器的能量转化情况，并化情况，并发现相同点相同点a、电流流过电炉、电流流过电炉b、电流流过电解槽、电流流过电解槽c、电流流过电风扇、电流流过电风扇电能能转化化为热能能电能能转化化为化学能和化学能和热能能 电能能转化化为机械能和机械能和热能能 相同的特点：相同的特点：电能转换为热能电能转换为热能能量转换情况：一、电流的热效应：一、电流的热效应：导体中有体中有电流通流通过时，导体要体要发热，这种种现象叫象叫电流的流的热效效应1.纯电阻电路：纯电阻电路：2.非纯电阻电路：非纯电阻电路：电路中只有电阻元件，电流做功，电能全部转化为内能电路中只有电阻元件，电流做功，电能全

2、部转化为内能电流做功，电路中电能转化为内能和其他形式的电流做功，电路中电能转化为内能和其他形式的能量能量二、两种电路：二、两种电路：如白如白炽电灯、灯、电炉、炉、电热毯、毯、电热棒等棒等如如电路中含用路中含用电动机、机、电解槽等解槽等思考：水流推动水轮机可以做功，电流通过用电器也会做功，那如何计算电流通过用电器所做的功呢？三、电功：三、电功：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积 2.单位：位：在国在国际单位制中位制中电功的功的单位是焦（位是焦（J），常用），常用单位有千瓦位有千瓦时（kWh）.W=W=qUq=It1kWh3.6106J1

3、.定定义：在一段：在一段电路中路中电场力所做的功，也就是通常所力所做的功，也就是通常所说的的电流所流所做的功，做的功，简称称为电功功四、电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率四、电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率（）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（）物理意义：电功率表示电流做功的快慢（）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）1kW103W106mW4用电器的额定功率和实际功率(1)额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。(2)实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率为了保证用电器不被

4、损坏，要求实际功率不能大于其额定功率例题1.有一个额定电压为220V的白炽灯，它在额定电压工作是的电流为0.5A，在白炽灯正常工作8小时的情况下，问：（1）白炽灯的功率是多少？（2）在工作8小时后，电流做功多少？（3）消耗了多少度电？解：（1）P=UI=2200.5W=110W（2）W=UIt=2200.583.6103J=3.168106J（3）=0.88KWh五、焦耳定律（五、焦耳定律（实验定律）定律）1 1、内容：、内容：、内容：、内容：六、热功率六、热功率六、热功率六、热功率：3、适用于一切电路适用于一切电路（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的计算。（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的

5、计算。电电流通过导体产生的流通过导体产生的热热量量Q等于电流等于电流I的二次方、导体的电阻的二次方、导体的电阻R 和通电时间和通电时间 t 三者的乘积三者的乘积 2.电能电能全部全部转化为内能：转化为内能：Q=W=IUt 欧姆定律：欧姆定律：U=IR Q=I2 R t计算计算热功率热功率的的普适公式普适公式为为:I2RtQP=例例2、对计算任何用电器的、对计算任何用电器的热功率热功率都适用的公都适用的公式是式是()例3、一只“220V45W”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是()A、45JB、220JC、2700JD、9900JC 例例3 3：一根：一根6060 的的电阻阻丝接在接

6、在36v36v的的电源上，在源上，在5 5分分钟内共内共产生多少生多少热量？量？解：解：分析：先利用欧姆定律分析：先利用欧姆定律计算出通算出通过电阻阻丝的的电流，流，再利用焦耳定律公式再利用焦耳定律公式计算算电流流产生的生的热量。量。纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/RM非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能WW-QQUIt I2RtIU/R说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！指指某某段段电电路路在在某某段段时时间间内内消消耗耗的的全全部电能部电能!指转化为指转化为内能的那内能的那部分电能

7、部分电能!纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/R非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能UIt I2RtIU/R说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！电能电能 内能内能电功与电热电功与电热 1 1、纯电阻电路：、纯电阻电路：、纯电阻电路：、纯电阻电路：WWUItUItI I2 2RtRtP PUIUII I2 2R RQQI I2 2RtRtUItUItWW2 2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不、非纯电阻电路：含有电动机、电

8、解槽的电路，欧姆定律不、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不再适用再适用再适用再适用电功电功电功电功 WWQ+EQ+E其它其它其它其它=UItIUItI2 2RtRt电功率电功率电功率电功率 P PUIIUII2 2R R电热电热电热电热 QQI I2 2RtUItRtUIt例4、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2，线圈中电流为10A。这台电动机正常工作1S消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（）AW=3800J，Q=200JBW=3800J，Q=3800JCW=72200J，Q=200JDW=72200J，Q=3800JA解解:据能量守恒定律得据能量守恒定

9、律得:IUt=I2Rt+W故电动机每分钟所做的机械功为故电动机每分钟所做的机械功为:W=(IU-I2R)t =(5220-520.4)60 J =6.5104 J针对练习一、一个电动机，线圈电阻是0.4，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少?针对练习二：一电动机线圈的电阻为 1，线圈两端所加电压为 2 V时，电流为 0.8 A，电动机正常工作(1)在求电动机正常工作 1 min 所消耗的电能时，有以下两种不同的解法：解法一：WIUt0.8 A2 V60 s96 J解法二：WI2Rt(0.8 A)21 60 s38.4 J你认为哪种解法对，请作出判

10、断并说明理由(2)求电动机正常工作 1 min 所转化的机械能是多少？解：(1)解法一对因为电动机工作时电能没有全部转化为内能，而大部分转化为机械能解法二求出的是电动机工作时产生的电热，只占所消耗电能的一部分(2)电动机工作 1 min 消耗的电能为WIUt0.8 A2 V60 s96 J电动机工作 1 min 产生的电热为QI2Rt(0.8 A)21 60 s38.4 J电动机工作 1 min 转化成的机械能为W机械WQ96 J38.4 J57.6 J.纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机（欧姆定律成立）非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或有在发

11、生化学反应的电解槽的电路（欧姆定律不成立）1.电功:IUtW=2.电功率:IUtWP=3.电热:RtIQ2=4.热功率:RItQP2=对纯电阻电路:电功=电热电功率=热功率对非纯电阻电路:电功电热电功率热功率电功和电功率、电热和热功率电功与电热电功与电热 1 1、纯电阻电路：、纯电阻电路：、纯电阻电路：、纯电阻电路：WWUItUItI I2 2RtRtP PUIUII I2 2R RQ QI I2 2RtRtUItUItWW2 2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽

12、的电路，欧姆定律不再适用姆定律不再适用姆定律不再适用姆定律不再适用电功电功电功电功 WWUItIUItI2 2RtRt电功率电功率电功率电功率 P PUIIUII2 2R R电热电热电热电热 Q QI I2 2RtUItRtUIt3纯电阻电路和非纯电阻电路2、下图所示的电路中，三电阻串联，其、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值阻值R1=2，R=3，R=6，电路总，电路总电压为电压为U，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则，则 P1：P2：P3等于等于()A、2：3：6B、6：3：2 C、1：2：3D、3：2：1R1R2R3在串联电路中，功率在串联电路中，功率跟电

13、阻成跟电阻成正比正比。A在并联电路中，功率在并联电路中，功率跟电阻成跟电阻成反比反比。3、下图所示的电路中，三电阻并联，其、下图所示的电路中，三电阻并联，其阻值阻值R1=2，R=3，R=6，电路总，电路总电压为电压为U，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则，则 P1：P2：P3等于等于()A、2：3：6B、6：3：2 C、1：2：3D、3：2：1D例例2 2：某：某电动机上机上标有有“220V,2A”220V,2A”它的它的线圈圈电阻阻为5 5 ，当它正，当它正常工作一分常工作一分钟后，消耗的后，消耗的电能能为多少？多少？线圈中圈中产生的生的热量量为多少？如没有其

14、他能量的多少？如没有其他能量的损失，失，则得到多少的机械能？得到多少的机械能？解：消耗的解：消耗的电能能为:W:W总=UIt=220V2A60S=26400J=UIt=220V2A60S=26400J线圈中圈中产生的生的热量量为：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 25 5 60S=120J 60S=120J 得到的机械能得到的机械能为：W W机机=W=W总Q=26400JQ=26400J120J=25200J120J=25200J例题例题【例 3】一台电动机电阻为 0.5，正常工作时通过的电流为 20 A，在 10 s 内转化的机械能为 4.2104 J，求：在这 10 s内电

15、流做了多少功？电动机产生的热量为多少？W2.0103 J4.2104 J4.4104 J.解：电动机产生的热量为 QI2Rt2.0103 J根据 WQE机，得【触触类旁通旁通】3一台直流电动机线圈电阻 r1，与一阻值 R10 的电阻串联，当电路两端加 U150 V 的电压时，电动机正常工作，且电压表示数为 100 V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率图 253解：电阻 R 两端的电压为URUUM150 V100 V50 V则电路中的电流 IA5 A电动机消耗的功率为PI UM5100 W500 W电动机线圈电阻 r 的发热功率为P热I2r25 W则电动机输出的机械功率为P机PP热500 W2

16、5 W475 W.1、如图所示为“iPad”的充电器，参数标有5V2.1A，表示充电电压是5V，最大输出电流2.1A，电板充满电所储存的电能是113400J。充电时的能量转换是电能转化为_（化学/内）能。若“iPad”充电时以最大输出电流充电，要将空电板充满电需要_h，小明觉得充电时间太长了，他想为什么苹果公司在设计时不把最大输出电流提高呢？这样可以实现快速充电，于是他请教了物理老师，老师告诉了他一个信息，影响锂电池寿命的最大杀手是电板发热，小明恍然大悟，请你解释其中的原因_。化学化学3由于电流热效应，充电电流越大，单位时间电池产生的热由于电流热效应，充电电流越大，单位时间电池产生的热越多，容易损坏电板越多，容易损坏电板