25焦耳定律學案

1、2.5焦耳定律學案一、學習目標1、理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。2、掌握焦耳定律，并能進行有關(guān)計算。3、知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。二、課程學習1、電功(次)：(1) 定義：所謂電流做功，實質(zhì)上是導體中的對自由電荷的在做功。(2) 表達式：電流在一段電路中所做的功等于這段電路、電路中的、三者的乘積，即*=O單位：國際單位制中：；常用單位：。(3) 物理意義：反應(yīng)了轉(zhuǎn)化為的多少。(1) 2、電功率(P)定義：內(nèi)電流所做的功叫做電功率。(2) 表達式：電流在一段電路上做功的功率等于與的乘積。即夕=。(3) 單位：國際單位制中：o物理意義：表示電流做功的。*

2、(5)額定功率：用電器在(填“額定”或“實際”)電壓下工作所消耗的電功率。(6)實際功率：用電器在(填“額定”或“實際”)電壓下工作所消耗的電功率3、焦耳定律：焦耳定律：內(nèi)容：o表達式：電熱Q=o焦耳定律的微觀解釋：電流通過導體的時候，做定向移動的自由電子要頻繁地跟金屬正離子碰撞，由于這種碰撞，電子在電場力的加速作用下獲得動能，不斷傳遞給金屬正離子，使金屬正離子的熱運動加劇，于是通電導體的內(nèi)能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)熱功率(0:定義：的發(fā)熱功率稱為熱功率。表達式：P=O三、討論1、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系2、試從能量轉(zhuǎn)化的角度分析電功和電熱的關(guān)系：3、純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路

3、非純電阻電路元件特點電流、電壓、電阻三者關(guān)系能量轉(zhuǎn)化形式元件舉例三、【鞏固練習】【例1】不考慮溫度對電阻的影響，對一個“220V,40W的燈泡，下列說法正確的是A.接在110V的電路上時的功率為20WB.接在110V的電路上時的功率為10WC.接在440V的電路上時的功率為160WD.接在220V的電路上時的功率為40W【例2】例1一臺電風扇，內(nèi)阻為20Q,接上220V電壓后，消耗功率66W,問：(1) 電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少？(2) 電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？如果接上電源后，電風扇的風葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，這時通過電動機的電流，以及電動機

4、消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系參考答案：(1)電功率與熱功率的區(qū)別電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓。和通過的電流/的乘積。熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方和電阻R的乘積。(2)電功率與熱功率的聯(lián)系若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數(shù)值相等。即電教師指出：上述實驗中，電機不轉(zhuǎn)時，小電機就相當于純電阻。若電路中有電動機或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機械能或化學能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時電功率大于熱功率，即尸電尸熱。教師指出：上述實驗中，電機轉(zhuǎn)動時，電機消耗的

5、電功率，其中有一部分轉(zhuǎn)化為機械能，有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故FF裁。3.電功和電熱（1）在純電阻電路中：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。這時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt=一同理P=UI=I2R=.RR（2）在非純電阻電路中：電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的內(nèi)能損失。例如電動機、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等.這時電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能（例如電流通過電動機，電動機轉(zhuǎn)動，電能轉(zhuǎn)化為機械能）；另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=fRK電樞的電阻生熱

6、）.這里片曲不再等于Q=fRt,應(yīng)該是片E其他+0（3）電功和電熱是兩個不同的物理量，只有在純電阻電路中，電功才等于電熱，W=Q=UIt=I2RuQlf;在非純電阻電路中，電功大于電熱，WQ,這時電功只能用片回計算，電熱只能用。=尸由R計算，兩式不能通用。純電阻電路：只含有電阻的電路、如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住的也動機也是純電阻器件。在純電阻電路中，只含有電能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。非純電阻電路：電路中含有電動機在轉(zhuǎn)動或有電解槽在發(fā)生化學反應(yīng)的電路。在非純電阻電路中，電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。比如電動機，電能轉(zhuǎn)化為機械能和電阻絲的內(nèi)能。解析：正確選項為BD

7、。U22202（法一）由扁=工得燈泡的電阻R=1AQ=1210QRRu2no2/.電壓為uov時，p=w=iowR1210電壓為440V時，超過燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，片0.U2（法二）由2=o可知/?一定時，P5,R:.當U=110V=?U額時，P=P額/4=10W【例2】一直流電動機線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為0.3V,電流為0.3A。松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2V時，電流為0.8A,電動機正常工作。求該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少？電動機的機械功率是多少?解析：電動機不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆U03定律

8、得電動機線圈內(nèi)阻：r=-=Q=I0.3電動機轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，其輸入的電功率為P.=/iU=0.8X2W=1.6W電動機的機械功率p.=p?.-/1人=1.6-0.8人1W=0.96W說明：在非純電阻電路里，要注意區(qū)別電功和電熱，注意應(yīng)用能重守恒定律.電熱Q=?月t.電動機消耗的電能也就是電流的功小=域.由能重守恒得W=Q+E,為其他形式的能，這里是機械能；對電動機來說，輸入的功率P.、.如；發(fā)熱的功率P=/福輸出的功率，即機械功率p,.=p.pf=UI-I2R.解答因為PwIU所以!=A=0.3AU220(2)電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率Prt=727?=0.32x20W=1.8W電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率P機=?入-P內(nèi)=66W-1.8W=64.2W電風扇正