焦耳定律教案

焦耳定律教案第一頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能電燈：電爐：電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能電解槽：電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能第二頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律一、電功1、定義：在一段電路中電場(chǎng)力所做的功，就是電流所做的功，簡(jiǎn)稱電功。2、定義式：W=UIT

3、單位：焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J；常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度”，符號(hào)是kW·h.二、電功率1、定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。2、定義式：P==IU

3、單位：瓦（W）、千瓦（kW）利用P=計(jì)算出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。利用P=IU計(jì)算時(shí)，若U是某一時(shí)刻的電壓，I是這一時(shí)刻的電流，則P=IU就是該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。第三頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律三、焦耳定律1、內(nèi)容：2、關(guān)系式：Q=I2Rt四、熱功率：1、定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。2、定義式：P熱==I2R

3、單位：瓦（W）4、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系（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U和通過的電流I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I2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(shí)，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電教師指出：上述實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，小電機(jī)就相當(dāng)于純電阻。若電路中有電動(dòng)機(jī)或電解槽時(shí)，電路消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時(shí)電功率大于熱功率，即P電＞P熱。教師指出：上述實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)消耗的電功率，其中有一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故P電＞P熱。第四頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律第五頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律【例1】不考慮溫度對(duì)電阻的影響，對(duì)一個(gè)“220V，40W”的燈泡，下列說法正確的是A.接在110V的電路上時(shí)的功率為20WB.接在110V的電路上時(shí)的功率為10WC.接在440V的電路上時(shí)的功率為160WD.接在220V的電路上時(shí)的功率為40W解析：正確選項(xiàng)為BD。（法一）由得燈泡的電阻Ω＝1210Ω∴電壓為110V時(shí)，W=10W電壓為440V時(shí)，超過燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P=0.（法二）由。可知R一定時(shí)，P∝U2，∴當(dāng)U=110V=，P=P額/4=10W說明：燈泡是我們常用的用電器，解題時(shí)一般不考慮溫度對(duì)其電阻的影響。用電器的標(biāo)稱值，指其額定值，即用電器在正常工作時(shí)的電壓、功率以及電流值，由P額=U額·I額可知，P、U、I有同時(shí)達(dá)到、同時(shí)超過、同時(shí)不滿足的特點(diǎn)。第六頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律【例2】一直流電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)，電流為0.8A，電動(dòng)機(jī)正常工作。求該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入的電功率是多少?電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多少?解析：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，其輸入的電功率為P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6W電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P機(jī)=P入-I12r=1.6-0.82×1W=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)用能量守恒定律。①電熱Q=I2Rt。②電動(dòng)機(jī)消耗的電能也就是電流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E，E為其他形式的能，這里是機(jī)械能；④對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，輸入的功率P入=IU；發(fā)熱的功率P熱=I2R；輸出的功率，即機(jī)械功率P機(jī)=P入-P熱=UI-I2R。第七頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律【例3】潮汐發(fā)電是利用漲落潮的水位差來工作的，潮差越大，海水流量越大，發(fā)電功率也越大。我國(guó)潮汐能的可供開發(fā)的總裝機(jī)量為3.6×１０7kW。1980年8月，在浙江江廈建成第一座潮汐電站，裝機(jī)量為3×103kW，平均年發(fā)電量為1.7×107kW·h，其規(guī)模居世界第二位。（1）試根據(jù)上文中給出的數(shù)據(jù)，計(jì)算我國(guó)建造的江廈潮汐電站平均每天滿負(fù)荷工作幾小時(shí)?（2）設(shè)江廈潮汐電站漲潮和落潮時(shí)的平均潮差為6m，計(jì)算每次漲潮時(shí)流量是多大?（設(shè)潮汐電站的總能量轉(zhuǎn)換效率為50%）解析：（1）江廈潮汐電站功率為3×103kW，年發(fā)電量為1.07×１０7kW·h，由公式W=Pt可算出每天滿負(fù)荷工作的時(shí)間為

s=9.8h（2）由文中給出數(shù)據(jù)及每天漲、落潮的次數(shù)可知，平均每次的發(fā)電量為J因?yàn)樗悦看螡q潮的平均流量為m3/次說明：本題涉及到潮汐這種自然現(xiàn)象，漲潮和落潮時(shí)均有水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。第八頁，共十頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)焦耳定律【例4】如圖所示，有一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，內(nèi)阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160V，電壓表的讀數(shù)為110V，求（1）通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？（2）輸入到電動(dòng)機(jī)的電功率是多少？（3）在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動(dòng)機(jī)工作1h所產(chǎn)生的熱量是多少？解析：（1）設(shè)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U1，電阻R兩端的電壓為U2，則U1=110V，U2=U-U1=（160-110）V=50V通過電動(dòng)機(jī)的電流為I，則I==A=5A（2）輸入到電功機(jī)的電功率P電，P電=U1I=110×5W=550W（3）在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率P熱，P熱=I2r=52×0.6W=15W（4）電動(dòng)機(jī)工作1h所產(chǎn)生的熱量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600J=54000J說明：電動(dòng)機(jī)是非線性元件，歐姆定律對(duì)電動(dòng)機(jī)不適用了，所以計(jì)