高二物理焦耳定律

1、焦耳定律,電熱,1. 電功W 定義：在一段電路中電場力所做的功,也就是通常 說的電流所做的功,簡稱電功. 公式：W=UIt 單位：J,2. 電功率P 定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率 公式：P=W/t=UI 單位：W,kW,kWh,1kWh=3.6106J,電功和電功率、電熱和熱功率,3. 焦耳定律 內(nèi)容：電流通過某導(dǎo)體，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量, 跟 電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間成正比。 公式：Q=I2Rt,公式：P熱=Q/t=I2R 單位：W kW,4. 熱功率：P熱,導(dǎo)體在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱量,純電阻電路:,電能 內(nèi)能,Q I2Rt,W UIt,=,I=U/R,M,非純電阻電路:,

2、電能 內(nèi)能+其它形式的能,W,W - Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,說明：歐姆定律不適用于非純電阻電路！,指某段電路在某段時(shí)間內(nèi)消耗的全部電能!,指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分電能!,純電阻電路:,非純電阻電路:,電能 內(nèi)能,電能 內(nèi)能+其它形式的能,Q I2Rt,W UIt,=,I=U/R,電功 = 電熱,：W=Q,= UIt,=I2Rt,=U2t/R,電功率=熱功率：P =P熱 = UI = I2R = U2/R,M,W,W - Q,Q,UIt, I2Rt,IU/R,電功：W= UIt,電熱：Q=I2Rt,電功率：P=UI,熱功率：P熱=I2R,電功等于電熱,電功大于電熱,電功、電功率的計(jì)算,

3、(1)用電器正常工作的條件：,用電器兩端的實(shí)際電壓等于其額定電壓. 用電器中的實(shí)際電流等于其額定電流 用電器的實(shí)際電功率等于其額定功率,由于以上三個(gè)條件中的任何一個(gè)得到滿足時(shí)，其余兩個(gè)條件必定滿足，因此它們是用電器正常工作的等效條件靈活選用等效條件，往往能夠簡化解題過程,(2)用電器接入電路時(shí)：,純電阻用電器接入電路中，若無特別說明，應(yīng)認(rèn)為其電阻不變 用電器實(shí)際功率超過其額定功率時(shí),認(rèn)為它將被燒毀.,加在某臺電動機(jī)上的電壓是U，電動機(jī)消耗的電功率為P，電動機(jī)線圈的電阻為r，則電動機(jī)線圈上消耗的熱功率為（ ） AP BU 2/ r CP 2r /U 2 DP P 2r / U 2,非純電阻電路中

4、計(jì)算 電功率只能用P=UI， 熱功率只能用P熱=I2R,課堂訓(xùn)練,C,【例】把兩個(gè)相同的電燈分別接成如圖所示的兩種電路，調(diào)節(jié)變阻器，使電燈都正常發(fā)光若兩電路消耗的總功率分別為P1、P2，兩個(gè)變阻器R1、R2消耗的電功率分別為P1、P2，則可以判定 ( ) (A) P12P2 (B) P1P2 (C) P12P2 (D) P12P2,【例】已知R1、R2都標(biāo)有4W 100字樣，而R3標(biāo)有1W 100字樣按圖中所示的電路連接，則A、B間允許消耗的最大電功率為 W,【例】已知如圖,R1=6,R2=3,R3=4,則接入電路后這三只電阻的實(shí)際功率之比為_。,【例】已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“1

5、10V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑動變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個(gè)電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個(gè)電路？,【例】某一電動機(jī)，當(dāng)電壓U1=10V時(shí)帶不動負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動，這時(shí)電流為I1=2A。當(dāng)電壓為U2=36V時(shí)能帶動負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)電流為I2=1A。求這時(shí)電動機(jī)的機(jī)械功率是多大？,機(jī)械功率P=31W,由這道例題可知：電動機(jī)在啟動時(shí)電流較大，容易被燒壞；正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電流反而較小,【例】微型吸塵器的直流電動機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3V的電壓時(shí)，通過的電流為0.3A，此時(shí)電動機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動機(jī)兩端的電壓為2.0V時(shí)，電流為0.8A

6、，這時(shí)電動機(jī)正常工作，則吸塵器的效率為多少？,解析：,當(dāng)加0.3V電壓時(shí)，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，說明電動機(jī)無機(jī)械能輸出，它消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)電動機(jī)也可視為純電阻，則r=U1/I1=1.,當(dāng)加2.0V電壓，電流為0.8A時(shí)，電動機(jī)正常工作，有機(jī)械能輸出，此時(shí)的電動機(jī)為非純電阻用電器，消耗的電能等于轉(zhuǎn)化機(jī)械能和熱能之和。,轉(zhuǎn)化的熱效率由P=I22r=0.821=0.64 W計(jì)算，總功率由 P0=I2U2=0.82.01.6W計(jì)算。所以電動機(jī)的效率為 =（PP0）/P=60。,【例】某一用直流電動機(jī)提升重物的裝置如圖所示重物的質(zhì)量m50kg，電源電動勢 110V不計(jì)內(nèi)阻及各處的摩擦，當(dāng)電動機(jī)以v0

7、.90ms的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I5A，由此可知電動機(jī)線圈的電阻 R 。,【例】如圖所示的電路中，電源電動勢6V，內(nèi)阻r1，M為一直流玩具電動機(jī)，其電樞電阻R1=2，限流電阻R2=3，電壓表示數(shù)為3.6V，求玩具電動機(jī)得到的電功率和轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率,【練習(xí)】如圖所示，電阻R18，電動機(jī)繞組電阻R02，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，電阻R1消耗的電功率是2.88W；當(dāng)電鍵閉合時(shí)，電阻R1消耗的電功率是2W，若電源的電動勢為6V.求：電鍵閉合時(shí)，電動機(jī)輸出的機(jī)械功率.,練習(xí)、如圖示，電阻R1=20 ，電動機(jī)的繞組R210 。當(dāng)電鍵打開時(shí)，電流表的示數(shù)是05A，當(dāng)電鍵合上后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，

8、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應(yīng)是 ( ) (A)I15A (B)I15A (C)P15W (D)P15W,B D,練習(xí). 一臺電動機(jī)，額定電壓是100V，電阻是1，正常工作時(shí)，通過的電流為5A，則電動機(jī)因發(fā)熱損失的功率為 （ ） 電動機(jī)的輸出功率為 （ ） （A）500W （B）25W （C）200W （D）475W,B,D,【練習(xí)】有三個(gè)電阻,其阻值分別為10.20.30,現(xiàn)在它們分別按不同方式連接后加上相同的直流電壓,問: (1)在總電路上可能獲得的最大電流和最小電流之比為多少？ (2)對20電阻來說,在各種可能連接方式中能使它獲得最大功率的,有哪些連接方式？獲得最小功率的有哪些連接方式?（只要求畫電路圖表示）,【練習(xí)2】電飯鍋是一種可以自動煮飯并自動保溫,又不會把飯燒焦的家用電器.如圖,它的電路由控制部分AB和工作部分BC組成.K1是限溫開關(guān),手動閉合,當(dāng)溫度達(dá)到1030C時(shí)自動斷開,不能自動閉合.K2是自動開關(guān),當(dāng)溫度超過800C時(shí)自動斷開,溫度低于700C時(shí)自動閉合.R2是限流電阻,阻值2140,R1是工作電阻,阻值60.鍋中放好適量的米和水,插上電源(220V,5