2019-2020学年高中物理 第1章 电场 电流 6 电流的热效应课件 新人教版选修1-1

六电流的热效应1．知道电流热效应的概念．2．理解焦耳定律，并能用焦耳定律解题．3．知道电功与电热的关系，了解生活中一些电热的实例．一、电流的热效应电流通过导体时，使导体温度________，电能转化为________，这就是电流的热效应．二、焦耳定律1．定义：电流通过导体产生的______，跟电流的_______、导体的________、通电时间成正比．这个结论是________科学家________经过大量实验确定的．2．公式：Q＝________.升高内能热量二次方电阻英国焦耳I2Rt温馨提示电功率等于热功率的电路称为纯电阻电路，电功率大于热功率的电路称为非纯电阻电路．3．热功率：P＝Qt＝________.4．电能全部转化为内能时，电功率________热功率，如白炽灯和各种电热器．用电器消耗的电能只有一部分转化为内能时，电功率________热功率，如电动机、日光灯等．I2R等于大于三、白炽灯利用电流的________，使通电的金属丝________升高，达到白热状态，从而发光．这就是白炽灯的发光原理．热效应温度一、电功与电功率1．电功：W＝UIt，其中U、I分别是用电器两端的电压和通过它的电流．2．电功率：P＝UI，表示消耗电能的快慢．3．电功的国际单位是“焦耳”，符号是“J”，电功率国际单位是“瓦特”，符号“W”．4．额定功率与实际功率：用电器一般都标有正常工作的使用条件，例如一只标有“220V100W”字样的灯泡，表示在额定电压220V下工作时的功率为100W，是反映用电器性能的参数．由额定值“220V100W”可以得出正常发光时灯泡的电阻为R＝U2P＝484Ω，额定电流I＝PU＝511A.实际上用电器并不总是在额定电压下工作．实际功率可以小于额定功率，如果实际电压高于额定电压，实际功率会超过额定功率，容易损坏用电器甚至造成更大的危害，所以实际电压应避免超过额定电压．二、电功与电热的关系1．纯电阻电路与非纯电阻电路由白炽灯、电阻丝等组成的电路消耗的电能全部转化为内能，称为纯电阻电路．由电动机、电解池等组成的电路消耗的电能中一部分转化为内能，称为非纯电阻电路．2．电功与电热的区别与联系电功是电流通过导体时电能转化为其他形式能(内能、机械能、化学能等)的量度，用公式W＝UIt计算；电热是电能转化为内能的量度，用公式Q＝I2Rt计算，W≥Q.(1)在纯电阻电路中，消耗的电能全部转化为内能，故电功与电热相等，即W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt.(2)在非纯电阻电路中，消耗的电能一部分转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能，故电功大于电热，即W＝UItQ＝I2Rt，UIt＝I2Rt＋E其他．思考与讨论[教材第21页]点拨浪费电的现象可能有：不能做到人走灯熄，电视机、电脑、空调、影碟机等长时间处于待机状态，抽油烟机工作时间过长等．节约用电的途径可能有：人走灯熄，电视、电脑等尽量不待机，冬天不要把空调温度设置过高，夏天不要把温度设置过低，把家中的白炽灯换成节能灯(例如100W的白炽灯亮度和20W的节能灯相当)．教材资料分析电功电功率例1一根电阻丝，通过2C电荷量所消耗的电能是8J．若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加的电压及消耗的电能分别是()A．4V,16JB．8V,16JC．4V,32JD．8V,32J解析设电阻丝电阻为R，开始所加电压为U1，则W1＝U1I1t＝qU1，即8＝2U1，所以U1＝4V.后来在相同的时间里通过的电荷量为原来的两倍，即电流也增至原来的两倍，即I2I1＝2＝U2U1，所以U2＝2U1＝8V，由W1＝I21Rt，W2＝I22Rt得W2＝4W1＝32J，故D正确．答案D借题发挥电路消耗的电能就等于电流做的功，即电功，首先计算公式为W＝UIt，对于电阻丝组成的这种纯电阻电路，也可以用W＝I2Rt或W＝U2Rt来求．1．为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应采取下列哪些措施()A．保持电阻不变，使电流减半B．保持电阻不变，使电压减半C．保持电炉两端电压不变，使其电阻减半D．使电压和电阻各减半【答案】D【解析】电阻一定时，使电流减半，由P＝I2R知，电功率减为原来的14，可见A项错；同理，使电压减半，由P＝U2R知，电功率也为原来的14，故B项错；当电压不变，电阻减半时，由P＝U2R知，电功率变为原来的2倍，可见C项错；由P＝U2R知，当U和R各减半时，电功率变为原来的12，可见D项正确．电功与电热的关系例2规格为“220V36W”的排风扇，电动机线圈的电阻为40Ω，求加上220V的电压后，排风扇转化为机械能的功率和发热功率．若风扇叶片被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热功率．解析排风扇在220V电压下正常工作时的电流I＝PU＝36220A≈0.16A，发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40W≈1W，转化为机械能的功率P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.叶片被卡住不能转动时，消耗的电能全部转化为内能，此时通过排风扇的电流I′＝UR＝22040A＝5.5A，此时电动机消耗的功率等于发热功率P′＝P热′＝I′U＝1210W．由于此时发热量大，会很快烧坏电动机的线圈．答案35W1W1210W1210W借题发挥含电动机的电路是非纯电阻电路，电功大于电热，即UII2R.相关各功率的关系式为P电＝P热＋P出，即UI＝I2R内＋P机，其中R内、P机分别为电动机线圈电阻和电动机输出功率．2．(2019年赣州名校检测)两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为()A．QA∶QB＝1∶2B．QA∶QB＝2∶1C．QA∶QB＝1∶1D．QA∶QB＝4∶1【答案】B【解析】长度之比为1∶2，直径比为1∶2，则横截面积比为1∶4，根据电阻定律R＝ρLS知，电阻之比为2∶1，根据Q＝I2Rt，电流相等，则热量之比为2∶1.故B正确，A、C、D错误．1．将一台“220V100W”的小电动机，一台“220V100W”的电视机，一把“220V100W”的电烙铁分别接到220V的电源上，在相同时间内，电流通过它们产生的热量最多的是()A．电动机B．电烙铁C．电视机D．一样多电功电功率【答案】B【解析】电动机、电视机消耗的电能没有完全用来发热，只有电烙铁消耗的电能全部转化为热量，选项B正确．2．从白炽灯上标有“220V100W”的数据中，我们可以确定(不考虑温度对电阻的影响)()A．该电灯的额定电压为220V，额定功率为100WB．给电灯加上220V的直流电压，通过它的电流一定为511AC．该电灯的电阻为48.8ΩD．该电灯在电路中发光时，它实际消耗的电功率可能不是100W【答案】ABD【解析】用电器铭牌上的数字为额定值，故选项A正确；电灯的电阻根据R＝U2P得R为484Ω，故选项C错误；给电灯加上220V的直流电压，通过它的电流为I＝220V484Ω＝511A，故选项B正确；而“220V,100W”为正常发光的值，当不正常发光时电功率可能小于100W，故选项D正确．3．电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系式正确的是()A．P＞UIB．P＝I2(R1＋R2)C．U＝I(R1＋R2)D．P＞I2(R1＋R2)【答案】D电功与电热的关系【解析】由于电吹风机中有电动机，不是纯电阻电路，电流做功的功率与热功率不相等，电流做功的功率可以由P＝UI计算，这部分能量有两个用途，一是转化为机械能(让电动机转动)，另一是发热，而热功率则是电阻部分消耗的功率：P热＝I2(R1＋R2)．由此可知选项A、B是不正确的；P＞P热，选项D是正确的；同理，两电阻两端的电压也小于电吹风两端的总电压，选项C是错误的．4．一个规格为“220V2000W”的电炉，求在正常工作时的电阻．若电网电压为200V，求电炉的实际功率．在220V电压下，如果平均每天使用电炉2h，求此电炉一个月要消耗多少度电．(一个月按30天计算)【解析】设电炉电阻为R，由P＝I2R和U＝IR得P＝U2R，则R＝U2P＝22022000Ω＝24.2Ω.当电压为U′＝200V时，电炉的实际功率为P′＝U′2R＝200224.2W＝1653W.在220V的电压下，一月耗用电能(按30天计)W＝Pt＝2×30×2kW·h＝120kW·h＝120度．【答案】24.2Ω1653W120度