3.3 电功与电热-高一物理鲁科版必修第三册同步课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
3.3 电功与电热
学习目标
1、物理观念：掌握电功与电功率的概念，了解电热、热功率，能解释有关纯电阻电路和非纯电阻电路的问题。
2、科学思维：理解焦耳定律并会用Q＝I2Rt计算电热，能够对纯电阻电路和非纯电阻电路进行电功与电热的计算，提高解题能力。
3、科学探究：能从能量守恒的角度探究电路中的能量转化关系，学会与他人交流合作，提高实验探究能力。
现代生活随处可见用电设备和用电器，例如电灯、电视机、电热水壶、电动汽车等。你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
电流通过电水壶
电能→内能
电能转化为其它形式的能
途径
电流通过电动机
电能→ 机械能
电流通过蓄电池
电能→化学能
电流做功
电场力做功：W=qU=IUt　　
一段电路两端的电压为U，通过的电流为I， 则在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量： q=It
（3）单位：焦(J) 、千瓦时(kW·h)
　1kW·h＝3.6×106J
1、电功
W=UIt
（2）公式：
（1）定义：电场力(或电流)所做的功。
电功普适公式
一、电功和电功率
②从能的角度看，功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。
①从力的角度看，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。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。
（4）对电功的理解
某同学发现家里的电炖锅上有两个档位，分别是快炖和慢炖，这两个档位的本质区别是什么呢？
区别：电流做功的快慢不同。
电功率不同
额定功率
和实际功率
定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢。
电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。
单位：瓦(W) 、千瓦(kW)。
1kW＝103W
2、电功率
公式：
电功率普适公式
P = =IU
例1、(多选)有一内阻为4.4Ω的直流电动机和一盏标有“110V，60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电源两端，灯泡正常发光，则(　　)
A．直流电动机消耗的电功率为120 W
B．直流电动机的发热功率为60 W
C．直流电动机消耗的电功率为60 W
D．电路消耗的总功率为120 W
CD
【解析】“灯泡正常发光”说明灯泡的实际电压为110V，电流大小为：I＝A＝A，电动机两端的电压为110V，电动机消耗的电功率为：110 V×A＝60W，选项A错误，C正确；直流电动机的发热功率为：2×4.4 W＝1.3W，选项B错误；电路消耗的总功率为：×220W＝120W，选项D正确。
(2)公式：Q=I2Rt
电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 、通电时间 t 的乘积。
1．焦耳定律
二、焦耳定律
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
(2)公式：P=I2R
2.热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率。
热功率等于通电导体中电流 的二次方与导体电阻的乘积。
电能 内能
Q
W
=
I=
指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!
R
1、纯电阻电路：只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件；
IUt
I2Rt
两种电路
电能 内能和其它形式的能
W
W其+Q
IUt
I2Rt
说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
＞
指转化为内能的那部分电能!
M
非纯电阻电路：含有电动机、电解槽、电源等其他能量转换装置的电路，非纯电阻电路把电能转化为内能和其它形式的能。
I＜
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
电功 = 电热:
W=
IUt ==I2Rt=Q
电功率=热功率：P=IU==I2R=P热
电功：W= IUt
电热：Q=I2Rt
电功率：P = IU
热功率：P热=I2R
总结
电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。欧姆定律不适用于电动机的电路计算。
1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI
2．输出功率：电动机做有用功的功率；
3．热功率：电动机线圈上有电阻r，电流通过线圈时要发热；
P热=I2r
4．功率关系：P总＝P出＋P热
5．电动机的效率：
电动机的相关计算：
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。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少
【解析】由焦耳定律可知，电动机发热的功率为：
P=I2R=52×0.4W=10W
电动机消耗的电功率为：P电=UI=220×5W=1100W
根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为：
P机=P电-P热=1100W-10W=1090W
这台电动机发热的功率为10W，对外做功的功率为1090W。
三、身边的电热
电流的热效应在生产生活中应用非常广泛，例如，电熨斗、电暖器、电水壶等，都利用了电流的热效应。
电流的热效应也有不利的一面，例如，插头和插座之间、电线连接处如果接触不良，就会产生大电阻，容易发热，甚至迸出火花；在制造家用电器时，都要考虑设备的散热问题。
当堂检测
1.一个定值电阻R，当其两端的电压为U时，它在t时间内产生的热量为Q；当其两端的电压为2U时，它在2t时间内产生的热量（　）
A．2Q B．4Q
C．6Q D．8Q
D
2.电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不太热，原因是（　）
A．通过电炉丝的电流大，而导线电流小
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以不热
C．铜导线的电阻比电炉丝小得多，在串联的情况下铜导线的发热量小
D．电炉丝的两端电压比铜导线两端的电压小得多
C
3.某电阻的阻值为5Ω，通过的电流为2A，则它在10s的时间内产生的热量为（　）
A．100J B．200J
C．20J D．2J
B
4．通过电阻R的电流强度为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为，则在时间t内产生的热量为（　）
A． B．2Q
C．4Q D．
A
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