高中物理选修3-1-2.5焦耳定律

(共23张PPT)
5
焦耳定律
上节回放
外接法
内接法
误差来源
测量结果
选择依据
伏特表的分流
R测 ＜ R真
R<R < R临
电流表的分压
R测 ＞ R真
R>>RA
R > R临
限流式
分压式
优点
电路
选择依据
简便，功率小
Rx < Rf
电压调节范围大
Rx > Rf
电功和电功率
1
电功
（1）定义：
导体中的恒定电场对自由电
荷的静电力做所做的功，也
叫做电流所做的功。
电场力对自由电荷做正功
电势能 _______
减少
电能转化为其他形式的能量
（2）电功定义：
电场力做功：W= _______　　
qU　　
电荷量： q = _______
I t
所以 W = IUt
（3）电功单位：
焦耳（J）
千瓦·时（kW·h）
　1kW·h＝3.6×106J
问题与练习
例1、一根电阻丝在通过 2C 的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ）
A．U＝4V B．U=8V
C．E＝16J D．E=32J
BD
2
电功率
（1）定义：
单位时间内电流所做的功
（2）表达式：
P =
W
t
= IU
（3）单位：
瓦特（W）
（4）电功率的测量：
伏安法
（5）几个名词：
额定功率
用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）
用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）
实际电压
用电器实际工作时的电压
实际功率
用电器在实际电压下的功率
实际功率与额定功率的关系
实际电压
大于
等于
小于
额定电压
实际功率
大于
等于
小于
额定功率
影响寿命
正常工作
不能正常工作
额定电压
3
电功与电功率的比较
电功 电功率
概念
意义
公式
单位
测量
联系
电流在单位时间内所做的功
电流做功多少
电流做功快慢
W=UIt
P=UI
焦耳 千瓦时
瓦特 千瓦
用电能表直接测量
用伏安法间接测量
电流所做的功
W=P t
问题与练习
例2 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
A
例3 把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，调节变阻器，使电灯都正常发光．若两电路消耗的总功率分别为P1、P2，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别为P1 '、P2 '，则可以判定 ( )
A. P1＝2P2 B. P1＝P2
C. P1'＝2P2' D. P1'＞2P2'
AD
例4 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
_____ W．
1.5
例5 如图网络式电路，每个电阻均为
R = 100Ω。求：
(1) C、D间接入多大电阻，可使A、B
间的总电阻与“格子”数目无关？
(2) 若该电路接上 220V的恒定电源，
则电源输出功率为多少？
R
R
B
R
R
R
R
R
R
R
R
R
C
D
A
= 73.2 Ω
(1) rCD = ( - 1)R
3
(2) 834W
焦耳定律
1
电热
（1）定义：
电流通过导体产生的热量
　 在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能全部转化为内能．
（2）影响电热的因素：
通电电流强度I
通电导体的电阻R
通电时间 t
（3）实验探究：
（4）理论探究：
电能全部转化为内能：
Q = ____ = ______
W
IUt
欧姆定律：U=IR
Q = I2Rt
（5）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 ．
2
电热功率
（1）定义:
单位时间内的发热量.
（2）公式:
= I2R
P =
Q
t
—
热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻R 的乘积．
（3）单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
2
电功（率）与电热（功率）比较
M
R
纯电阻电路
非纯电阻电路
电能 → 内能
Q
W
=
IUt
I2Rt
电能
内能 + 机械能
Q + E其它
W
=
IUt
I2Rt + E其它
问题与练习
例6 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
率是多大？
机械功率P=31W
例7 微型吸尘器的直流电动机内阻一
定，当加上0.3V的电压时，通过
的电流为0.3A，此时电动机不转，
当加在电动机两端的电压为2.0V
时，电流为0.8A，这时电动机正
常工作，则吸尘器的效率为多少？
η = 60％
例8 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ε＝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 = Ω。
4
例 9 使用功率为 2kW 的加热装置把
2 kg 的水从 200C加热到1000C，
用了 10 min。已知水的比热容 C
= 4.2×103J/(kg·0C)，这个装置的
效率是多大？
V
例10 用下列器材测量小电动机输出功率：电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关和导线等。
（1） 在图中画出你
设计的电路图。已知
电动机内阻与电流表
内阻相同，滑动变阻
器限流作用不大。
M
A
（2）若闭合开关后，调节滑动变阻器，电动机未转，电压表、电流表读数分别为U1、I1；又调节滑动变阻器，电动机转动后，电压表、电流表读数分别为U2、I2；此时电动机输出功率为多少？
P =
I2U2 -
I1
I22U1