2.8焦耳定律 电路中的能量转化 物理教科版（2019）必修第三册(共16张PPT)

(共16张PPT)
第二章 电路及其应用
第 8 节 焦耳定律 电路中的能量转化
教学目标
用电器通电后,可以将电能转化成其他形式的能量,下面两个常见的用电器，请同学们说明其能量的转化情况.
新课引入
常
见
的
用
电
器
用电器把电能转化成其他形式能的过程,就是电流做功的过程.电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢
电场力做功就是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为q=It
1．电功
(1) 定义：
在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功．
(2) 表达式：
W＝qU＝UIt
电流在一段电路中所做的功W等于这段电路中的电流 I 、电路两端的电压U、通电时间 t 三者的乘积．
电功是电能转化为其他形式能的量度.
(3)电功的作用：
(4)电功的单位：
焦耳(J) 千瓦时(kW·h)
1kW·h＝3.6×106J
一、电功 电功率
2．电功率．
(1)定义：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＝＝UI
(3)单位：瓦特，符号W.
(4)物理意义：表示电流做功的快慢．
（电功率普适公式）
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．
为什么用电器通电后会发热呢？
电烙铁
电熨斗
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。
交流讨论：
取暖器通电后，取暖器丝热得发红，而与取暖器丝相连的导线却不怎么热，为什么？
因为，取暖器丝，电阻非常大。
电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢
电流在这段电路中做的功W等于这段电路产生的热量Q，即Q=W=IUt
由欧姆定律 U=IR，得热量Q的表达式
Q＝I2Rt
1．焦耳定律．
(1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．
(2)表达式：Q＝I2Rt （电热普适公式)
(3)适用范围：Q＝I2Rt可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．
(4)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．
2．热功率．
二、焦耳定律 热功率
电流通过导体发热的功率．热功率也是电能转化为内能的功率.
(1)定义：
(2)表达式
（热功率普适公式)
你还能举例吗？
电饭煲
电熨斗
电流的热效应在实际生产生活中有广泛的应用。
生活应用：
电热水器
电暖气
从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。
设电动机消耗的功率为P电，电动机对外做功，输出的功率为P机，电动机工作时自身也有能量损失，对应的功率为P损，它们之间满足P电= P机+P损
其中P电= UI,若只考虑线圈发热产生的能量损失，则有P损= P热
电路中消耗的电功率一定等于热功率吗？
交流讨论：
三、电路中的能量转化
（1）在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？
Q外=I2R t
（2）在时间 t 内，内电路中电流做功产生的热为多少？
Q内=I2 r t
（3）电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？
W=Eq＝ EIt
（4）根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？
设电源电动势为 E ，内阻为 r，外电路的用电器都是纯电阻 ,阻值为 R ，闭合电路的电流为 I。从能量转化方面考虑。
设电源电动势为 E ，内阻为 r，外电路的用电器都是纯电阻 ,阻值为 R ，闭合电路的电流为 I。从能量转化方面考虑。
W = Q外+ Q内
即 EIt = I 2Rt ＋I 2 rt
根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和。
EI = I 2R ＋I 2 r
闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的体现。
三、电路中的能量转化
设电源电动势为 E ，内阻为 r，外电路的用电器都是纯电阻 ,阻值为 R ，闭合电路的电流为 I。从能量转化方面考虑。
W = Q外+ Q内
即 EIt = I 2Rt ＋I 2 rt
根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和。
EI = I 2R ＋I 2 r
发生短路时：EI =I 2 r，电源释放的能量全部在内电路中转化为内能，危险！容易损坏电源，甚至可能引起火灾。
三、电路中的能量转化
一、电功和电功率
1、电功:在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功。
定义式：W=UIt （适用于一切电路）
2、电功率:单位时间内电流所做的功叫做电功率。
定义式：P=UI （适用于一切电路）
二、焦耳定律 热功率
Q=I2 R t
1、焦耳定律：
（适用一切电路）
2、热功率 ：
（适用一切电路）
三、电路中的能量转化
本课小结
EI = I 2R ＋I 2 r
谢谢
大家