焦耳定律
图片预览
文档简介
(共16张PPT)
第二章 恒定电流
§2.5 焦耳定律
澄海中学 永志
一、电功
1、定义：电场力（或电流）所做的功.
电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功
2、表达式：
W=qU=UIt
3、单位：
焦耳（J）、千瓦时（kwh）
1kwh=3.6×106J
二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢
3、单位：瓦（W） 千瓦（kW）
1kW＝103W
P =W/t=UI
2、表达式:
额定功率：用电器在额定电压下工作的功率.
实际功率：用电器在实际电压下工作的功率.
输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积.
输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积.
三、电热
1、定义：电流通过导体产生的热量
2、表达式:
电能全部转化为内能：
Q=W=IUt
欧姆定律：U=IR
Q=I2 R t
焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 ．
3、单位： 焦（J） 千瓦时（kW·h）
焦耳定律适用于：纯电阻电路；非纯电阻电路
纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机）
非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路．
1、定义：单位时间内的发热量
四、热功率
P=Q /t=I2R
2、公式:
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)
纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
IUt
=
I=U/R
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其它形式的能
W
W其
Q
IUt
I2Rt
I＜U/R
说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
＞
指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!
指转化为内能的那部分电能!
R
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能+其它形式的能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
电功 = 电热:
W=
UIt =
=I2Rt
U2t/R
电功率=热功率：P = U I = U2/R = I2R =P热
W
W 其
Q
UIt
＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P = UI
热功率：P热=I2R
R
M
=Q
例1：把标有“220V，100W”的灯泡接到220V的电路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多大？
若接到110V的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）
解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100Ω=484Ω
灯泡接220V时，通过灯丝的电流
I=U/R=220/484A=0.45A
实际功率P=UI=220×220/484W=100W
灯泡接110V时，通过灯丝的电流
I/=U//R=110/484A=0.23A
实际功率P/=U/I/=110×110/484W=25W
例2：一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少
解：电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机
根据能量守恒定律:
P电＝P热+P机
由焦耳定律得：
电动机的热功率为: P热 ＝I2R
消耗的电功率为: P电＝UI
P机＝P电－P热＝IU－I2R
根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为:
W＝P机t=（IU一I2R）t
=（5×220-52×0.4） ×60J =6.5×104J
例3：一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后， 消耗的功率是66W。求：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流强度。
（2）电风扇正常工作时转化为机械能和内能的功率以及电机的效率。
（3）如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求这时通过电动机的电流，以及电风扇消耗的电功率和发热功率。
I=P/U=0.3A
P机=P电-P热=64.2W
P热=I2R=1.8W
η=P机/P电=97.3%
I′=U/R=11A
P电=UI′=2.42×103W
P热=P电=2.42×103W
练习1：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( )
A. P=I2R B. P=U2/R C. P=UI D. P=W/t
练习2：对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 ( )
A. P=I2R B. P=U2/R C. P=UI D. P=Q/t
CD
AD
练习3：加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为( )
A．P B．U2/r
C．P2r/U2 D．P-P2r/U2
C
练习4：下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于( )
A. 2：3：6
B. 6：3：2
C. 1：2：3
D. 3：2：1
R1
R2
R3
思考：若三个电阻并联，情况如何？
D
练习5：如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
1∶2∶9
练习6：已知R1、R2都标有“4W，100Ω”字样，而R3标有“1W，100Ω"字样．按图中所示的电路连接，则A、B间允许消耗的最大电功率为
P电=1.5W
练习8：某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率.
P机=31W
练习7：有人用一个“100Ω，4W”的电阻和一个“50Ω，8W”的电阻串联，作为150Ω电阻使用，则该 150Ω电阻允许通过的最大电流为 ；能承受的最大电压为 ；额定功率为 。
0.2A
30V
6W
练习9：某一用直流电动机提升重物的装置如图所示．重物的质量m＝50kg，电源电动势E=110V．不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻 R＝ 。
第二章 恒定电流
§2.5 焦耳定律
澄海中学 永志
一、电功
1、定义：电场力（或电流）所做的功.
电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功
2、表达式：
W=qU=UIt
3、单位：
焦耳（J）、千瓦时（kwh）
1kwh=3.6×106J
二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢
3、单位：瓦（W） 千瓦（kW）
1kW＝103W
P =W/t=UI
2、表达式:
额定功率：用电器在额定电压下工作的功率.
实际功率：用电器在实际电压下工作的功率.
输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积.
输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积.
三、电热
1、定义：电流通过导体产生的热量
2、表达式:
电能全部转化为内能：
Q=W=IUt
欧姆定律：U=IR
Q=I2 R t
焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 ．
3、单位： 焦（J） 千瓦时（kW·h）
焦耳定律适用于：纯电阻电路；非纯电阻电路
纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机）
非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路．
1、定义：单位时间内的发热量
四、热功率
P=Q /t=I2R
2、公式:
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)
纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
IUt
=
I=U/R
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其它形式的能
W
W其
Q
IUt
I2Rt
I＜U/R
说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
＞
指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!
指转化为内能的那部分电能!
R
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能+其它形式的能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
电功 = 电热:
W=
UIt =
=I2Rt
U2t/R
电功率=热功率：P = U I = U2/R = I2R =P热
W
W 其
Q
UIt
＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P = UI
热功率：P热=I2R
R
M
=Q
例1：把标有“220V，100W”的灯泡接到220V的电路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多大？
若接到110V的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）
解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100Ω=484Ω
灯泡接220V时，通过灯丝的电流
I=U/R=220/484A=0.45A
实际功率P=UI=220×220/484W=100W
灯泡接110V时，通过灯丝的电流
I/=U//R=110/484A=0.23A
实际功率P/=U/I/=110×110/484W=25W
例2：一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少
解：电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机
根据能量守恒定律:
P电＝P热+P机
由焦耳定律得：
电动机的热功率为: P热 ＝I2R
消耗的电功率为: P电＝UI
P机＝P电－P热＝IU－I2R
根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为:
W＝P机t=（IU一I2R）t
=（5×220-52×0.4） ×60J =6.5×104J
例3：一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后， 消耗的功率是66W。求：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流强度。
（2）电风扇正常工作时转化为机械能和内能的功率以及电机的效率。
（3）如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求这时通过电动机的电流，以及电风扇消耗的电功率和发热功率。
I=P/U=0.3A
P机=P电-P热=64.2W
P热=I2R=1.8W
η=P机/P电=97.3%
I′=U/R=11A
P电=UI′=2.42×103W
P热=P电=2.42×103W
练习1：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( )
A. P=I2R B. P=U2/R C. P=UI D. P=W/t
练习2：对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 ( )
A. P=I2R B. P=U2/R C. P=UI D. P=Q/t
CD
AD
练习3：加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为( )
A．P B．U2/r
C．P2r/U2 D．P-P2r/U2
C
练习4：下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于( )
A. 2：3：6
B. 6：3：2
C. 1：2：3
D. 3：2：1
R1
R2
R3
思考：若三个电阻并联，情况如何？
D
练习5：如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
1∶2∶9
练习6：已知R1、R2都标有“4W，100Ω”字样，而R3标有“1W，100Ω"字样．按图中所示的电路连接，则A、B间允许消耗的最大电功率为
P电=1.5W
练习8：某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率.
P机=31W
练习7：有人用一个“100Ω，4W”的电阻和一个“50Ω，8W”的电阻串联，作为150Ω电阻使用，则该 150Ω电阻允许通过的最大电流为 ；能承受的最大电压为 ；额定功率为 。
0.2A
30V
6W
练习9：某一用直流电动机提升重物的装置如图所示．重物的质量m＝50kg，电源电动势E=110V．不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻 R＝ 。