高二物理选修3-1第二章.ppt

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1、5 5、焦焦 耳耳 定定 律律高二物理选修高二物理选修高二物理选修高二物理选修3-13-13-13-1第二章第二章第二章第二章自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功，电场力做的功常常说成是电流所做的功，简称“电功”；而不同导体在相同电压作用下电场力做功的快慢程度又是不同的，为了比较电场力做功的快慢，我们引入了“电功率”的概念；同时电流通过导体是会发热的，我们把它叫“电热”。那么以上这些物理量之间有何关系呢？下面我们在复习初中学过内容的基础上进一步来明确这些问题。1 1、电功：电场力（或电流）所做的功。、电功：电场力（或电流）所做的功。（1 1）定义式：）定义式：W=qU=UItW=qU=UI

2、t（2 2）单位：焦耳（）单位：焦耳（J J）、千瓦时（kwh）。1kwh=3.6106J2 2、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。（1 1）定义式：）定义式：P=W/t=UIP=W/t=UI（2 2）单位：瓦特（）单位：瓦特（WW）。）。P 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。（3 3 3 3）热功率：单位时间内发热的功率。）热功率：单位时间内发热的功率。）热功率：单位时间内发热的功率。）热功率：单位时间内发热的功

3、率。P=I P=I P=I P=I2 2 2 2R R R R（4 4 4 4）额定功率：）额定功率：）额定功率：）额定功率：用电器安全正常工作时消耗的功率。用电器安全正常工作时消耗的功率。用电器安全正常工作时消耗的功率。用电器安全正常工作时消耗的功率。实际功率：实际功率：实际功率：实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。用电器在实际电压下工作时消耗的功率。用电器在实际电压下工作时消耗的功率。用电器在实际电压下工作时消耗的功率。（5 5 5 5）输入功率：）输入功率：）输入功率：）输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积。用电器输入端的电压与输入电流之积。用电器输入端的电压与输入电流之

4、积。用电器输入端的电压与输入电流之积。P=UIP=UIP=UIP=UI 输出功率：输出功率：输出功率：输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积.3 3、电热：电流通过导体产生的热量。、电热：电流通过导体产生的热量。（1 1 1 1）大小）大小）大小）大小Q=IQ=IQ=IQ=I2 2 2 2RtRtRtRt（2 2 2 2）单位：焦耳（）单位：焦耳（）单位：焦耳（）单位：焦耳（J J J J）（3 3 3 3）焦焦焦焦耳耳耳耳定定定定律律律律：电电电电流流流流通通通通过过过过导导导导体体体体时时时

5、时产产产产生生生生的的的的热热热热量量量量Q QQ Q等等等等于于于于电电电电流流流流I I I I的的的的二二二二次次次次方方方方、导导导导体体体体的的的的电电电电阻阻阻阻 R R R R 和和和和通通通通电电电电时时时时间间间间 t t t t 三者的乘积三者的乘积三者的乘积三者的乘积 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：只含有电阻的电路、如

6、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，白炽灯及转子被卡烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡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住的电动机也是纯电阻器件住的电动机也是纯电阻器件住的电动机也是纯电阻器件 非纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或：电路中含有电动机在转动或：电路中含有电动机在转动或：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有电解槽在发生化学反应的电路有电解槽在发生化学反应的电路有电解槽在发生化学反应的电路 根据能量守恒定律及根据能量守恒

7、定律及根据能量守恒定律及根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度功是能量转化的量度功是能量转化的量度功是能量转化的量度”可知：电流的可知：电流的可知：电流的可知：电流的热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关系呢？系呢？系呢？系呢？4 4、电功与电热：、电功与电热：（1 1）在纯电阻电路中，电功等于电热：）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=QW=Q。即电能全部转化为内能：即电能全部转化为内能：UIt=IUIt=I2 2Rt

8、U=IRRtU=IR，也即欧姆定律成，也即欧姆定律成立。此时有：立。此时有：UIt=I UIt=I2 2Rt=Rt=（U U2 2/R/R）t t（2 2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：）在非纯电阻电路中，电功大于电热：WWQ Q。即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化学能等其它形式的能量：学能等其它形式的能量：UIt=I UIt=I2 2Rt+ERt+E其它其它I I2 2RtURtUIRIR，也，也即欧姆定律不成立。即欧姆定律不成立。SVUIR小结：小结：1 1 1 1、公式、公式、公式、公式W=UItW=UItW=UIt

9、W=UIt和和和和P=UIP=UIP=UIP=UI是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的全部电功和电功率。而全部电功和电功率。而全部电功和电功率。而全部电功和电功率。而W=IW=IW=IW=I2 2 2 2Rt=URt=URt=URt=U2 2 2 2t/Rt/Rt/Rt/R和和和和P=IP=IP=IP=I2 2 2 2R R R R =U =U =U =U2 2 2 2/R/R

10、/R/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。它们实际上只适用于纯电阻电路。它们实际上只适用于纯电阻电路。它们实际上只适用于纯电阻电路。2 2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程

11、。电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。典型例题典型例题例例1 1、把标有、把标有“220V100W”“220V100W”的灯泡接到的灯泡接到220V220V的电的电 路中，通过灯丝的电流路中，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

12、 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/=110110/484W=25W 例例2 2、（课本、（课本P P5656“例题例题1”1”）解：据能量守恒定律得解：据能量守恒定律得:UIt=I:UIt=I2 2Rt+WRt+W机机 故故WW机机=UIt-I=UIt-I2 2Rt=2205060J-50Rt=2205060J-502 2 0.4 0.4 60J=61060J=6105 5J J例例3

13、3、（中华第一考、（中华第一考P79“P79“例例4”4”）输入功率输入功率P=UIP=UI 热功率热功率P=IP=I2 2R R、输出功率：输出功率：P-PP-P例题：例题：对计算任何用电器的电功率都适用的对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（公式是（）解析：解析：电功率计算的普通公式为电功率计算的普通公式为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、电烙铁等）用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）有的是非纯电阻用电器（例

14、电动机、电解槽等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）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，正确选项为所以，正确选项为所以，正确选项为C C C C、D DD D 1 1、有一直流电动机，把它接入、有一直流电动机，把它接入0.2V0.2V电压电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为的电流为0.4A0.4A，若电动机接入，若电动机接入2V2V电压电电压电路中，电动机正常工作，电流是路中，电动机正常工作，电流是1A1A，求，求电动机正常工作时输出功率多大？如果电动机正常工作时输出功率多大？如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？电动机的发热功率是多大？练习巩固练习巩固电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电阻电路。电阻电路。电阻电路。电阻电路。