高中物理《焦耳定律》课件 新人教版选修3-2

2.5焦耳定律学习目标1、掌握四个概念：电功、电热、电功率、电热率2、能够区分电功和电热、电功率和热功率3、会利用所学知识计算电功和电功率、电热和电热率一、电功和电功率如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量．Itq则电场力做功即：qUWUItW1．电功UItW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．（3）单位：在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kW·h）.1kW·h＝3.6×106J（1）定义：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．（2）公式：电功普适公式2．电功率UItWP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．（3）意义：电功率表示电流做功的快慢．（4）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）．1kW＝103W＝106mW=10-3MW（1）定义：单位时间内电流所做的功（2）公式：电功率普适公式用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．几种常见家用电器的额定功率用电路29吋彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）～150300～800100～150800～120040～60３．额定功率和实际功率二、电热和热功率电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程．电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能．在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的功能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能．1、电热(2)、公式:推导：电能全部转化为内能：Q=W=IUt欧姆定律：U=IRQ=I2Rt(1)、定义:电流通过导体产生的热量.Q=I2Rt(1)内容：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积．RtIQ2（3）焦耳定律适用条件：适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．纯电阻电路：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的电动机也是纯电阻器件．非纯电阻电路：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．2．焦耳定律（2）公式：电热普适公式(1)、定义:单位时间内的发热量.3、热功率热功率P等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．P=Q/t=I2R(2)、公式:(3)、单位：瓦(W)千瓦(kW)．热功率普适公式纯电阻电路:电能→内能QI2RtWUIt=I=U/RM非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WE其+QUItI2Rt=QI＜U/R说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！＞指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!指转化为内能的那部分电能!纯电阻电路:非纯电阻电路:电能→内能电能→内能+其它形式的能QI2RtWUIt=I=U/R电功=电热：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R电功率=热功率：P=P热=UI=I2R=U2/RMWE其+QUIt＞I2RtI＜U/R电功：W=UIt电热：Q=I2Rt电功率：P=UI热功率：P热=I2R（1）区别：电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率．决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积．（2）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和．4．电功率和热功率的区别与联系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、电热和热功率应用1、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3等于()A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1R1R2R3在串联电路中，功率跟电阻成正比。A在并联电路中，功率跟电阻成反比。应用2、下图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3等于()A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1D例1：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是()RIP2Ａ．RUP2Ｂ．UIPＣ．tWPＤ．解析：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)．RUI只有在纯电阻用电器的前提下，才可由改写电功率的表达式．所以，正确选项为C、D．计算电功率的普适公式为:IUtWP例2、对计算任何用电器的热功率都适用的公式是()RIP2Ａ．RUP2Ｂ．UIPＣ．QPtＤ．计算热功率的普适公式为:I2RtQP例3、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?解:电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律:P电＝P热+P机由焦耳定律:电动机的热功率为:P热＝I2R消耗的电功率为:P电＝IU因此电动机所做机械功的功率:P机＝P电－P热＝IU－I2R根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为:W＝P机t=(IU一I2R)t=(5×220-52×0.4)×60J=6.5×104J解:据能量守恒定律得:IUt=I2Rt+W故电动机每分钟所做的机械功为:W=(IU-I2R)t=(5×220-52×0.4)×60J=6.5×104J例3、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?作业:P55问题与练习:4、5