(精品)物理：3.3《焦耳定律》课件(鲁科版选修3-1).ppt

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1、第第3节节 焦耳定律焦耳定律第三章第三章 恒定电流恒定电流 请大家举例利请大家举例利用电能的例子，用电能的例子，并说明这些电能并说明这些电能如何转化为其他如何转化为其他形式的能量的？形式的能量的？萤光灯萤光灯：转化为转化为电能光能电饭煲电饭煲：转化为转化为电能内能电风扇：转化为 电能机械能蓄电池充电蓄电池充电：转化为转化为 电能电能化学能化学能1、电饭煲是将、电饭煲是将电能电能转化为转化为内能内能2、萤光灯是将萤光灯是将电能电能转化为转化为光能光能3、电风扇是将电风扇是将电能电能转化为转化为机械能机械能4、蓄电池充电是将、蓄电池充电是将电能电能转化为转化为化学能化学能v从以上分析可以得出：从以

2、上分析可以得出：v这些用电器都消耗了电能这些用电器都消耗了电能,其过程实际上就是其过程实际上就是将将 转化为转化为 的过程。的过程。电能其它形式能量 1.电能v小实验（小实验（P58迷你实验室）迷你实验室）v小风车转了起来，这是因为电能电能转化为内能、内能、光能光能，部分内能部分内能再转化为小风车的机械能机械能。电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程。消耗了多少电能，电流就做了多少功。v从微观上看，当接通电路时，电路内就建立起了电场，自由电荷在电场力的作用下定向运动而形成电流，这时电场力对自由电荷做了功，这就是我们常说的电功电功。v1关于电功的说法中错误的是()vA导体内电场力移送电荷所

3、做的功叫做电功vB电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程vC电流做功消耗的能量，由电源供给vD电功就是电能D解析：根据电功的定义及特点，可以判断A、B、C均正确，电功是电能转化为其他形式的能的量度，功和能是不同的概念，D错，故选D.一、电能如图一段电路两端的电压为如图一段电路两端的电压为U，通过的电通过的电流为流为I，在时间在时间t内通过这段电路任一横截内通过这段电路任一横截的电荷量的电荷量则则电场力做功即：电场力做功即：1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功是通常所说的电流所做的功，简称为电功电流在一段电路

4、上所做的功等于这段电路电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压两端的电压U、电路中的电流电路中的电流I 和通电时间和通电时间t 三者的乘积三者的乘积在国际单位制中电功的单位是焦（在国际单位制中电功的单位是焦（J J），），常用单位有千瓦时（常用单位有千瓦时（kWkWh h）.1kWh3.6106JW=W=UItUIt2电功率：单位时间内电流所做的功电功率：单位时间内电流所做的功（）一段电路上的电功率（）一段电路上的电功率P等于这段电路两等于这段电路两端的电压端的电压U和电路中电流和电路中电流I的乘积的乘积（）电功率表示电流做功的快慢（）电功率表示电流做功的快慢（）单位：在国际单位制中是瓦

5、（）单位：在国际单位制中是瓦（W），），常常用单位还有毫瓦（用单位还有毫瓦（mW），），千瓦（千瓦（kW）兆瓦兆瓦(MW)1kW103W106mW=10-3MW额额定定功功率率和和实实际际功功率率：用用电电器器铭铭牌牌上上所所标标称称的的功功率率是是额额定定功功率率，用用电电器器在在实实际际电电压压下下工作的功率是工作的功率是实际功率实际功率用用电电器器只只有有在在额额定定电电压压下下工工作作实实际际功功率率才才等等于额定功率于额定功率几种常见家用电器的额定功率几种常见家用电器的额定功率用电路用电路29吋彩吋彩电电电熨斗电熨斗电冰箱电冰箱微波炉微波炉台灯台灯额定电压额定电压（V）2202202

6、20220220额定功率额定功率（W）12015030080010015080012002560vvP P P P额额额额是个定值，是个定值，是个定值，是个定值，P P P P实实实实是个变值。是个变值。是个变值。是个变值。P P P P额额额额P P P P实。实。实。实。焦耳简介詹姆斯普雷斯科特焦耳（JamesPrescottJoule；1818年12月24日1889年10月11日），英国物理学家，出生于曼彻斯特近郊的沙弗特（Salford）。由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（CopleyMedal）。后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简

7、称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量。二、焦耳定律（实验定律）二、焦耳定律（实验定律）1 1、内容：电流通过导体产生的热量、内容：电流通过导体产生的热量、内容：电流通过导体产生的热量、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电跟电流的二次方成正比，跟导体的电跟电流的二次方成正比，跟导体的电跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比阻成正比，跟通电时间成正比阻成正比，跟通电时间成正比阻成正比，跟通电时间成正比2、定义式：、定义式：QI2Rt3、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（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的计算。

8、计算。焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路 纯电阻电路：纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件的电动机也是纯电阻器件非纯电阻电路：非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路电解槽在发生化学反应的电路2.焦耳定律v在只含电阻的纯电阻电路中 ，由可推得：v2其他其他v22非纯电阻电路非纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路探究实验：探究实验：给你玩具电风扇给你玩具

9、电风扇1台、干电池台、干电池2节、电压表和电流节、电压表和电流表各表各1只、导线若干。只、导线若干。请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时总功率作时总功率(电功率）和输出的机械功率。电功率）和输出的机械功率。运运行情况行情况物理物理量量 电电 压压 U（V）电电 流流 I（A）电电 阻阻 R（）总功率总功率电功率电功率（UI）（W）热功率热功率 I2R（W）机械功率机械功率 UI I2R （W）转动转动3 0.08 0.240.192 0.048卡卡 住住 30.130 0.3 0.3 030纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 内能内能 QI2Rt

10、 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部分电能!纯电阻电路纯电阻电路:非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R电功电功 =电热电热：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R电功率电功率=热功率热功率：P=P热热=UI =I2R =U2/RMWW-

11、QQUIt I2RtIU/R电功：电功：W=UIt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=UI热功率：热功率：P热热=I2R电功电功等于等于电热电热电功电功大于大于电热电热热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率热功率热功率等于通电导体中电流热功率等于通电导体中电流I 的二次方与的二次方与导体电阻导体电阻R 的乘积的乘积 3电功率与热功率电功率与热功率（1）区区别别：功功率率是是指指某某段段电电路路的的全全部部电电功功率率，或或这这段段电电路路上上消消耗耗的的全全部部电电功功率率，决决定定于于这这段段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；电路两端电压和通

12、过的电流强度的乘积；热热功功率率是是指指在在这这段段电电路路上上因因发发热热而而消消耗耗的的功功率率决决定定于于通通过过这这段段电电路路电电流流强强度度的的平平方方和和这这段段电路电阻的乘积电路电阻的乘积 （2）联联系系：对对纯纯电电阻阻电电路路，电电功功率率等等于于热热功功率率；非非纯纯电电阻阻电电路路，电电功功率率等等于于热热功功率率与与转转化化为为除除热能外其他形式的功率之和热能外其他形式的功率之和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 2RtRtUItUItWW

13、2 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 2RtUItRtUIt例例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（）AP BU 2/r CP 2r/U 2 DP P 2r/U 2 非纯电阻电路中计算非

14、纯电阻电路中计算 电功率只能用电功率只能用P=UP=UI I，热功率只能用热功率只能用P P热热=I I2 2R RC例例3、某一用直流电动机提升重物的装置如、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示重物的质量图所示重物的质量m50kg，电源电动势电源电动势110V不计内阻及各处的摩擦，当电动不计内阻及各处的摩擦，当电动机以机以v0.90ms的恒定速度向上提升重物的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度时，电路中的电流强度I5A，由此可知电由此可知电动机线圈的电阻动机线圈的电阻R。答案：答案：4典型例题典型例题v例例4 4、把标有、把标有“220V100W220V100W”的灯泡接到的灯泡接到

15、220V220V的的电路中，通过灯丝的电流电路中，通过灯丝的电流I I和实际功率各有多和实际功率各有多大？若接到大？若接到110V110V的电路中结果又怎样？（假的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）定灯丝的电阻不变。）解解：灯泡的电阻：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100=484（1）灯泡接）灯泡接220V时，通过灯丝的电流时，通过灯丝的电流I=U/R=220/484A=0.45A实际功率实际功率P=UI=220220/484W=100W（2）灯泡接）灯泡接110V时，通过灯丝的电流时，通过灯丝的电流I/=U/R=110/484A=0.23A实际功率实际功率P/=U/I/=1101

16、10/484W=25WI额额=P额额/U额额=1000/220A4.5A例例5：规格为：规格为“220V，1000W”的电炉，求：的电炉，求：1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流电炉正常工作时，通过电阻丝的电流2.电炉的电阻电炉的电阻2.电炉的电阻：电炉的电阻：R=U额额2/P额额 =2202/1000解：解：1.由由P=UI知，电炉正常工作时：知，电炉正常工作时：=48.4例例6：对计算任何用电器的电功率都适用对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（的公式是（）解析：电功率计算的普通公式为电功率计算的普通公式为用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等

17、）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）槽等）只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由改写电功率的表达式改写电功率的表达式所以，正确选项为所以，正确选项为C、Dv例例7、有一个直流电动机，把它接入、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是是0.4A，若把它接入若把它接入2V电压的电路中，电动机电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是正常工作，工作电流是1A。求：求：v（1）电动机正常工作时的输出功率。）电动机正常工作时的输出功率。v

18、（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）路中转子不转动时为纯电阻用电器）n答案：答案：1.5W，8W例例8、如图所示的电路中，电源电动势、如图所示的电路中，电源电动势6V，内阻内阻r1，M为一直流玩具电动机，其为一直流玩具电动机，其电枢电阻电枢电阻R1=2，限流电阻限流电阻R2=3，电压表电压表示数为示数为3.6V，求玩具电动机得到的电功率求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率和转化为机械能的功率答案：答案：2.16W，1.44W三三 身边的电热身边的电热v、请大家举例身边的电热。v、阅读课本“身边的电热”。3.身边的电热小结：小结：电功电功电功率电功率热功率热功率焦耳热焦耳热