焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化

第六節(jié)焦耳定律

電路中的能量轉(zhuǎn)化電流的熱效應(yīng)一、電功電功率1．電功，即電流做功，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力對(duì)自由電荷所做的功．2．電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，電流做功的多少等于電能轉(zhuǎn)化了為其他形式能的數(shù)量．3．電功的公式：4．電功率:電流所做的功與做這些功所用時(shí)間的比值，即單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，表達(dá)式:

5.電功率單位：在國(guó)際單位制中，瓦特，簡(jiǎn)稱瓦。1W=1J/s此外，1KW=1000W生活中所說(shuō)“一度電”=1KW?h5．額定功率和實(shí)際功率(1)用電器正常工作時(shí)所消耗的功率叫做額定功率。當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓U額時(shí)，電流達(dá)到額定電流I額，電功率也達(dá)到額定功率P額，且P額＝U額I額。(2)用電器的實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率。為了使用電器不被燒毀，要求實(shí)際功率不能大于其額定功率。二、焦耳定律熱功率1．內(nèi)容：電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻值及通電時(shí)間成正比．2．公式：Q＝I2Rt.3．熱功率：電流通電阻所產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生這些熱量所用時(shí)間的比值叫做熱功率。即單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱功率．

三、純電阻和非純電阻電路的區(qū)別純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)歐姆定律能量轉(zhuǎn)化元件舉例電路中只有電阻元件電路中除電阻元件外，還有將電能轉(zhuǎn)化為其他能的用電器項(xiàng)目電阻、電爐絲、電烙鐵、白熾燈等電動(dòng)機(jī)、電解槽、洗衣機(jī)電風(fēng)扇、電冰箱等四、對(duì)電功和電熱的理解例1．電功率的計(jì)算公式P＝U2/R中，U是加在用電器上的電壓，R是用電器的電阻，此式可用于 (

)A．計(jì)算電冰箱的功率

B．計(jì)算電風(fēng)扇的功率C．計(jì)算電烙鐵的功率 D．計(jì)算洗衣機(jī)的功率解析：公式P＝U2/R是根據(jù)功率公式和歐姆定律推導(dǎo)出來(lái)的，只能用在純電阻電路中，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案：C例2.一只電爐的電阻絲電阻和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同，都為R，設(shè)通過(guò)的電流相同，則在相同時(shí)間內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．電爐和電動(dòng)機(jī)的電熱相等B．電動(dòng)機(jī)消耗功率大于電爐消耗功率C．電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓D．電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等解析：選ABC.此題關(guān)鍵是分清電爐絲是純電阻用電器，而電動(dòng)機(jī)是非純電阻用電器．例3.關(guān)于電功W和電熱Q的說(shuō)法正確的是(

)A．在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB．在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在純電阻電路中才成立D．W＝UIt在任何電路中成立，Q＝I2Rt只在純電阻電路中成立解析：選B.W＝UIt、Q＝I2Rt適用于一切電路，但在純電阻電路中W＝Q，在非純電阻電路中W＞Q，B對(duì)，A、C、D錯(cuò)．B例4、加在某臺(tái)電動(dòng)機(jī)上的電壓是U，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r，則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的熱功率為（）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為（）A．PB．U2/rC．P2r/U2D．P–P2r/U2CD對(duì)于電動(dòng)機(jī)：

注意：非純電阻電路中計(jì)算電功率只能用P=UI，計(jì)算熱功率只能用P熱=I2R例5、如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為60V，內(nèi)阻不計(jì)，電阻R＝2Ω，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻R0＝1.6Ω，電壓表的示數(shù)為50V，電動(dòng)機(jī)正常工作，求電動(dòng)機(jī)的輸出功率。答案：210W五、閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化1．電源內(nèi)部：其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．同時(shí)，電源本身也有一定的電阻．電流流過(guò)時(shí)電源也會(huì)發(fā)熱，消耗一部分電能．2．外電路：通過(guò)電場(chǎng)力做功，將電源輸出的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量．3．表達(dá)式：IE＝IU＋I(xiàn)2r.4．物理意義：電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的功率IE

，等于電源輸出功率IU與電源內(nèi)電路的熱功率I2r

之和，閉合電路歐姆定律實(shí)質(zhì)上是能量守恒定律在閉合電路中的具體體現(xiàn)．六、閉合電路中的幾種功率1．幾種功率及相互關(guān)系

電源的功率P電源的內(nèi)耗功率P內(nèi)電源輸出功率P出普遍表達(dá)式純電阻電路聯(lián)系內(nèi)容物理量P＝IEP內(nèi)＝I2rP出＝IU外P＝I2(R＋r)P內(nèi)＝I2rP出＝I2RP＝P內(nèi)＋P外或IE＝I2r＋I(xiàn)U外2.外電路為純電阻電路時(shí)，電源的輸出功率隨外電阻的變化關(guān)系由此可知：（1）當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大，（2）當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率減小。（3）當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的減小輸出功率減小。(4)P出與R的關(guān)系如圖所示．(5)當(dāng)P出＜Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且R1·R2＝r2.3.電源的效率電源的輸出功率與電源的總功率的比值?？梢?jiàn)：當(dāng)R增大，效率增大思考：電源的輸出功率最大時(shí)，效率多大？例6電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路