人教版选修【3-1】2.5-焦耳定律.ppt
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1、为什么电视机、电扇通电时间长了会发热?,1电流通过一段电路时,自由电荷在电场力的作用下发生 , 对自由电荷做功设一段电路两端的电压为U,通过的电流为I.在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量为 (下图),这相当于在时间t内将电荷q由这段电路的一端移动到另一端从上一章讲的可知,电场力所做的功W ,而qIt,所以W .,定向移动,电场力,qIt,qU,UIt,2不同的用电器,在相同时间里消耗的电能往往不同,这是由它们的 不同产生的电流所 跟完成 所用的 的比值,叫做电功率,通常用 表示,功率,做的功,这些功,时间,P,3电流通过 电路做功时,电能全部转化为导体的 ,用Q表示内能电流通过导体时产生
2、的热量(内能)跟电流的 ,跟导体的电阻成 ,跟通电时间成 ,这一规律叫做焦耳定律,公式表示为: .在纯电阻电路中还可以写成:Q t.焦耳定律是电流 的实验规律,凡计算电热都要用该规律,纯电阻,内能,平方成正比,正比,正比,QI2Rt,热效应,(1)定义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积(2)公式:WqUUIt(3)单位:国际单位为焦耳,符号为J.常用单位为千瓦时(kWh)亦称为“度”,1度3.6106焦耳,(4)对电功的理解:从力的角度,电流做功的实质是电场力对电荷做功从能的角度,电流作功是电能转化为其他形式能的过程,电功的大小量度着电能的
3、转化,它标志着电能转化为其他形式的能,电流做功就是电源做功吗?答案:电流做功是导体中的电场对自由电荷的静电力移动电荷做功,把电能转化为其他形式的能电源做功是指非静电力把自由电荷由电源负极移至正极做功,把其他形式的能转化为电能.,(1)概念:电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率(2)表达式:P IU. (3)单位:瓦特,符号W. (4)物理意义:表示电流做功的快慢,(5)额定功率:概念用电器在额定电压下工作的电功率说明用电器上标注的功率是它们的额定功率,是用电器在额定电压下(或通过额定电流时)长时间正常工作的最大功率用电器在实际工作时的电功率为实际功率,实际功率可能大于、小于或等于额
4、定功率,为保护用电器,实际功率应小于或等于额定功率,特别提醒:(1)用电器正常工作是指在额定电压下工作,用电器在不同电压下工作一般可认为其电阻值不变(2)对于非线性元件,某一状态下的功率应为此时电压和电流的乘积,不同状态时电阻不同,电流通过电路时,因发热而消耗的功率叫热功率热功率亦即电能转化为内能的功率即,由公式PIU和 还可以推导出一个功率表达式 当电阻为R的电动机两端电压为U时,某同学用这个公式计算了它所消耗的电功率根据这个功率表达式的推导过程,你能说明这位同学错在哪里吗? 答案:由PUI和IU/R推导出的 是有条件的,即必须是纯电阻电路,对非纯电阻电路(电动机)IU/R.,(1)内容:电
5、流通过导体产生的热量,跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比(2)公式:QI2Rt.特别提醒:QI2Rt是电热的定义式,可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热).,(1)功是能量转化的量度,同样,电功是电能转化为其他形式的能的量度电热是电能转化为内能的量度可见电功与电热是两个不同的物理量因此电功的定义式是WIUt,电热的定义式是QI2Rt.(2)从能量转化的角度分析,电功与电热的数量关系为:WQ,即IUtI2Rt.,特别提醒:在纯电阻电路中,如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅,电烙铁等构成的电路,电流做功全部转化为内能,电功等于电热,即WQ或IUtI2Rt,在计算电热和电功时,可采用公
6、式 中任一形式进行计算在非纯电阻电路中,如含有电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等,电流做功将除转化为内能外,还转化为机械能、化学能等,此时有WQ,或IUtI2Rt,此种情况下,电功只能用公式WIUt进行计算,电热Q只能用公式QI2Rt计算,纯电阻电路中,各串联的部分消耗的功率,有何特点?各并联的部分呢?无论串联和并联,总功率是否等于各部分功率之和?,答案:(1)串联电路中,I相同,由PI2R 可知功率跟电阻成正比(2)并联电路中,U 相同,由P 可知功率跟电阻成反比 (3)串联电路中,消耗总功率PUI(U1U2Un)IU1IU2IUnIP1P2Pn即总功率等于串联各电阻消耗功率之和,(4)
7、并联电路中消耗的总功率PUIU(I1I2In) UI1UI2UInP1P2Pn即总功率等于并联各电阻消耗功率之和,误区1:电功与电热混淆对纯电阻电路与非纯电阻电路区别不清点拨:纯电阻电路:电流通过用电器是以发热为目的,其电功等于电热,WQ.非纯电阻电路:电流通过用电器是以转化为内能以外的其他形式能为目的,发热不是目的,而有难以避免的内能损失,其电功大于电热,WQ.不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时,该电路仍为纯电阻电路,欧姆定律仍然适用,下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt 适用于任何电路,而
8、 只适用于纯电阻的电路C在不是纯电阻的电路中,UII2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路,解析:电功率公式 ,功率越大,表示电流做功越快对于一段电路,有PIU,I 焦耳热 ,可见Q与P、U、t都有关, WUIt是电功的定义式,适用于任何电路,而 只适用于纯电阻电路,B选项正确 在不是纯电阻的电路中,电流做的功WQ(焦耳热)E(其他形式的能),所以WQ,即UII2R.C选项正确QI2Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路中产生的焦耳热,D选项正确答案:BCD点评:正确区分电功和电热是判断的关键,(2009河北武强高二检测)右图中虚线框内是一个未知电路,测得它的两端点a、b之间电阻是R,在a、b之间
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