焦耳定律(3張PPT)

1、 自由電子在電場力的作用下會定向移動而做功，電場力做自由電子在電場力的作用下會定向移動而做功，電場力做的功常常說成是電流所做的功，簡稱的功常常說成是電流所做的功，簡稱“電功電功”；而不同導體；而不同導體在相同電壓作用下電場力做功的快慢程度又是不同的，為了在相同電壓作用下電場力做功的快慢程度又是不同的，為了比較電場力做功的快慢，我們引入了比較電場力做功的快慢，我們引入了“電功率電功率”的概念；同的概念；同時電流通過導體是會發(fā)熱的，我們把它叫時電流通過導體是會發(fā)熱的，我們把它叫“電熱電熱”。那么以。那么以上這些物理量之間有何關系呢？下面我們在復習初中學過內(nèi)上這些物理量之間有何關系呢？下面我們在復習

2、初中學過內(nèi)容的基礎上進一步來明確這些問題。容的基礎上進一步來明確這些問題。 1 1、電功：電場力（或電流）所做的功。、電功：電場力（或電流）所做的功。（1 1）定義式：）定義式：W=qU=UItW=qU=UIt（2 2）單位：焦耳（）單位：焦耳（J J）、千瓦時（kwh）。1 1kwh=3.6kwh=3.610106 6J J 2 2、電功率：電場力（或稱電流）做功的快慢。、電功率：電場力（或稱電流）做功的快慢。（1 1）定義式：）定義式：P=W/t=UIP=W/t=UI（2 2）單位：瓦特（）單位：瓦特（WW）。）。一、電功與電功率一、電功與電功率二、電熱與熱功率二、電熱與熱功率三、兩種典型

3、電路三、兩種典型電路 難點：區(qū)分電功與電熱：難點：區(qū)分電功與電熱： （1 1）在純電阻電路中，電功等于電熱：）在純電阻電路中，電功等于電熱：W=QW=Q。 即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：UIt=IUIt=I2 2RtU=IRRtU=IR，也即歐姆定律，也即歐姆定律成立。此時有：成立。此時有： UIt=IUIt=I2 2Rt=Rt=（U U2 2/R/R）t t（2 2）在非純電阻電路中，電功大于電熱：）在非純電阻電路中，電功大于電熱：WWQ Q。 即電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為機械能、即電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為機械能、化學能等其它形式的能量：化學能等其

4、它形式的能量： UIt=IUIt=I2 2Rt+ERt+E其它其它I I2 2RtURtUIRIR，也即也即歐姆定律不成立歐姆定律不成立。SVUIR純電阻電路純電阻電路: 非純電阻電路非純電阻電路:電能電能 內(nèi)能內(nèi)能電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R電功電功 = 電熱電熱：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R電功率電功率=熱功率：熱功率：P =P熱熱 = UI = I2R = U2/RMWE其其 + QUIt I2RtIU/R電功：電功：W= UIt電熱：電熱：Q=I2Rt電功率：電功率：P=UI熱功率：熱功率：P熱熱=I2R典型例題典型例題

5、 例例1 1、把標有、把標有“220V100W”220V100W”的燈泡接到的燈泡接到220V220V的電的電 路中，通過燈絲的電流路中，通過燈絲的電流I I和實際功率各有多和實際功率各有多 大？若接到大？若接到110V110V的電路中結(jié)果又怎樣？（假的電路中結(jié)果又怎樣？（假 定燈絲的電阻不變。）定燈絲的電阻不變。）解解：燈泡的電阻：燈泡的電阻R=U2/P=2202/100=484 （1）燈泡接）燈泡接220V時，通過燈絲的電流時，通過燈絲的電流 I=U/R=220/484A=0.45A 實際功率實際功率P=UI=220220/484W=100W （2）燈泡接）燈泡接110V時，通過燈絲的電流

6、時，通過燈絲的電流 I/=U/R=110/484A=0.23A 實際功率實際功率P/=U/I/=110110/484W=25W 解解:據(jù)能量守恒定律得據(jù)能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W故電動機每分鐘所做的機械功為故電動機每分鐘所做的機械功為: W=(IU- -I2R)t =(5220- -520.4) 60 J =6.5104 J例例2、一個電動機，線圈電阻是、一個電動機，線圈電阻是0.4 ，當它兩端，當它兩端所加的電壓為所加的電壓為220V時，通過的電流是時，通過的電流是5A。這臺。這臺電動機每分鐘所做的機械功有多少電動機每分鐘所做的機械功有多少? 1.規(guī)格為規(guī)格為“220V 3

7、6W”的排氣扇，線圈電阻為的排氣扇，線圈電阻為40，求：，求： (1)接上接上220V電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)熱的功率；和發(fā)熱的功率； (2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率 解析：解析：(1)排氣扇在排氣扇在220V電壓下正常工作電流電壓下正常工作電流 發(fā)熱功率發(fā)熱功率P熱熱I2R(0.16)240W1W 轉(zhuǎn)化為機械能的功率轉(zhuǎn)化為機械能的功率 P機機PP熱熱(361)W35W.解析：解析： (2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動后，電機相當于純電阻，扇葉被卡住

8、不能轉(zhuǎn)動后，電機相當于純電阻，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時通過排氣扇電流電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時通過排氣扇電流 電機消耗的功率等于發(fā)熱功率電機消耗的功率等于發(fā)熱功率 PP熱熱IU5.5220W1210W 由于發(fā)熱量很大，將很快燒壞電動機線圈由于發(fā)熱量很大，將很快燒壞電動機線圈 1.規(guī)格為規(guī)格為“220V 36W”的排氣扇，線圈電阻為的排氣扇，線圈電阻為40，求：，求： (1)接上接上220V電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)熱的功率；和發(fā)熱的功率； (2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率電

9、動機消耗的功率和發(fā)熱的功率 如圖所示，燈如圖所示，燈L上標有上標有200W，電動機上標，電動機上標有有2000W，在，在A、B兩端加上兩端加上220V的電壓時，的電壓時，燈和電動機均正常工作，求電燈正常工作燈和電動機均正常工作，求電燈正常工作時的電阻時的電阻 答案：答案：2 解析：解析：已知電燈正常工作時的功率為額定功率已知電燈正常工作時的功率為額定功率200W，若能求出通過電燈的電流，即可求出電燈，若能求出通過電燈的電流，即可求出電燈正常工作時的電阻正常工作時的電阻 設設A、B間總電流為間總電流為I，A、B間總電壓間總電壓U220V， A、B間消耗總功率間消耗總功率P200W2000W 22

10、00W.因為因為PUI，所以，所以 由由ILI， ， 所以所以R 練習鞏固練習鞏固課課 堂堂 小小 結(jié)結(jié)非純非純電阻電阻電路電路純電純電阻電阻電路路電功電功W= UIt電功率電功率P=UI電熱電熱Q=I2Rt熱功率：熱功率：P熱熱=I2R = = = = 是否只有電阻是否只有電阻是否完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是否完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是否遵循歐姆定律是否遵循歐姆定律1.區(qū)分電功與電功率區(qū)分電功與電功率習題課習題課RIP2RUP2UIP tWP CD 2.下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是中正確的是() A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)電功率越大，電流做功越快，電

11、路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多生的焦耳熱一定越多 BWUIt 適用于任何電路，而適用于任何電路，而 只適用于純電阻的電路只適用于純電阻的電路 C在不是純電阻的電路中，在不是純電阻的電路中，UII2R D焦耳熱焦耳熱QI2Rt適用于任何電路適用于任何電路BCD 解析：解析：電功率公式電功率公式 ，功率越大，表示電流，功率越大，表示電流做功越快對于一段電路，有做功越快對于一段電路，有PIU，I 焦焦耳熱耳熱 ，可見，可見Q與與P、U、t都有關，都有關， WUIt是電功的定義式，適用于任何電路，而是電功的定義式，適用于任何電路，而 只適用于純電阻電路，只適用于純電阻電路，B選項正確選項正確 在不是純電阻的

12、電路中，電流做的功在不是純電阻的電路中，電流做的功WQ(焦耳焦耳熱熱)E(其他形式的能其他形式的能)，所以，所以WQ，即，即UII2R.C選項正確選項正確 QI2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中產(chǎn)生的焦耳熱，產(chǎn)生的焦耳熱，D選項正確選項正確 答案：答案：BCD 點評：點評：正確區(qū)分電功和電熱是判斷的關鍵正確區(qū)分電功和電熱是判斷的關鍵 3.右圖中虛線框內(nèi)是一個未知電路，測得它右圖中虛線框內(nèi)是一個未知電路，測得它的兩端點的兩端點a、b之間電阻是之間電阻是R，在，在a、b之間加之間加上電壓上電壓U，測得流過電路的電流為，測得流過電路的電流為I，則未，則未知電路

13、的電功率一定是知電路的電功率一定是() AI2R BU2/R CUI DUII2R 答案：答案：C 解析：解析：選項選項A、B的表達式只適用于純電阻的表達式只適用于純電阻電路，電路，D項表達式表示在非純電阻電路中的項表達式表示在非純電阻電路中的輸出功率，虛線框中不知道是哪種元件，輸出功率，虛線框中不知道是哪種元件，功率功率PUI總是適用的，總是適用的，C選項正確選項正確.4某同學用如圖所示的電路進行小電機某同學用如圖所示的電路進行小電機M的輸出的輸出功率的研究，其實驗步驟如下所述，閉合電鍵后，功率的研究，其實驗步驟如下所述，閉合電鍵后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電動機未轉(zhuǎn)動時，電壓表的讀數(shù)調(diào)節(jié)滑動變阻器

14、，電動機未轉(zhuǎn)動時，電壓表的讀數(shù)為為U1，電流表的讀數(shù)為，電流表的讀數(shù)為I1；再調(diào)節(jié)滑動變阻器，電；再調(diào)節(jié)滑動變阻器，電動機轉(zhuǎn)動后電壓表的讀數(shù)為動機轉(zhuǎn)動后電壓表的讀數(shù)為U2，電流表的讀數(shù)為，電流表的讀數(shù)為I2，則此時電動機輸出的機械功率為則此時電動機輸出的機械功率為 ( )A B C D112222IUIIU 1122IUI1122IUIU 22IUAVMA 5如圖所示，電阻如圖所示，電阻R=20，電動機的繞組電阻，電動機的繞組電阻R 10當開關打開時，電流表的示數(shù)是當開關打開時，電流表的示數(shù)是I，電，電路消耗的電功率為路消耗的電功率為P。當開關合上后，電動機轉(zhuǎn)動。當開關合上后，電動機轉(zhuǎn)動起來。

15、若保持電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)起來。若保持電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I 和電路消耗的電功率和電路消耗的電功率P 應是應是 （ ）AI3I BI 3ICP 3P DP 3PAMURSB D例例4 (1)87%(2)5.5 m/s(3)0.90 m/s2(4)1.0 某商場安裝了一臺傾角為某商場安裝了一臺傾角為30的自動扶梯，該扶的自動扶梯，該扶梯在電壓為梯在電壓為380V的電動機帶動下以的電動機帶動下以0.4m/s的恒定的恒定速度向斜上方移動，電動機的最大輸出功率為速度向斜上方移動，電動機的最大輸出功率為4.9kW，不載人時測得電動機中的電流為，不載人時測得電動機中的電流為5A，若

16、，若載人時扶梯的移動速度和不載人時的移動速度相載人時扶梯的移動速度和不載人時的移動速度相同，則這臺自動扶梯可同時承載的最多人數(shù)是多同，則這臺自動扶梯可同時承載的最多人數(shù)是多少？少？(設人的平均質(zhì)量為設人的平均質(zhì)量為60kg，g10m/s2) 答案：答案：25人人 解析：解析：由由PUI可計算出扶梯在空載時消耗的功率為可計算出扶梯在空載時消耗的功率為 P0UI38051900(W)， 載人最多時電動機的功率為載人最多時電動機的功率為PP0P人人， 其中其中P為額定功率，為額定功率， P人人PP0490019003000(W)， 這是電動機用以載人的最大功率這是電動機用以載人的最大功率 由功率的計

17、算公式由功率的計算公式PFvcos可得可得 P人人nmgvsin30，代入數(shù)據(jù)可得：，代入數(shù)據(jù)可得： nP人人/mgvsin3025人人.有一起重機用的直流電動機，有一起重機用的直流電動機，如圖如圖10-2-210-2-2所示，其內(nèi)阻所示，其內(nèi)阻r=0.8 r=0.8 ，線路電阻，線路電阻R=10 R=10 ，電源電壓，電源電壓U=150VU=150V，伏特，伏特表示數(shù)為表示數(shù)為110V110V，求：，求：(1)(1)通過電動機電流；通過電動機電流；(2)(2)輸入到電動機的功率輸入到電動機的功率P P入入；(3)(3)電動機的發(fā)熱功率電動機的發(fā)熱功率PrPr，電動機輸出的機械功率電動機輸出的

18、機械功率. .解：解：(1)I=U/r=110/0.8=137.5A(1)I=U/r=110/0.8=137.5A(2)P(2)P入入=IU=137.5=IU=137.5110=15.12kW110=15.12kW(3)P(3)Pr r=I=Ir=137.5r=137.50.8=15.12kW0.8=15.12kW P P機機=P=P入入-P-Pr r=0=0以上解法中有無錯誤，錯在何處以上解法中有無錯誤，錯在何處? ?正確解法如何正確解法如何? ? 答：錯在：答：錯在： (1)I=U/r對電動機不適用對電動機不適用正確解法為：正確解法為：解：解：(1)I=(U-U(1)I=(U-Um m)/R=(150-110)/10A=4A)/R=(150-110)/10A=4A(2)P(2)P入入=UI=110=UI=1104W=440W4W=440W(3)P(3)Pr r=I=Ir=4r=40.8W=12.8W0.8W=12.8WP P機機=P=P入入-P-Pr r=(440-12.8)W=427.2W=(440-12.8)W=427.2W(1)通過電動機電流；通過電動機電流；(2)輸入到電動機的功率輸入到電動機的功率P入；入；(3)電動機的發(fā)熱功率電動機的發(fā)熱功率Pr，電動機輸出的機械功率電動機輸出的機械功率.人有了知識，就會具備各種分析能力，人有了知識，就會具備各種分