课件37张PPT。第二章 恒定电流2.5 焦耳定律 电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转化为化学能。一、电功 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。 电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷产生的电场力对自由电荷所做的功。电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。1、定义：电场力(或电流)所做的功.电功是电能转化为其他形式能的量度. 电能转化为其他形式能的过程就
是电流做功的过程。电场力做功： 一、电功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：2、公式:q=I tW=qU 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．3、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h). 1kW·h＝3.6×106J一、电功W=IUt2、公式:1、定义：电场力(或电流)所做的功.1、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．3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)． 1kW＝103W二、电功率额定功率和实际功率
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.几种常见家用电器的额定功率 二、电功率输入功率和输出功率
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.电热器水用管状电热器热水器饮水机电熨斗电烤箱 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．三、电热1、定义:电流通过导体产生的热量.电流通过导体时产生的热量 与哪些因素有关呢?三、电热2、公式:推导：
电能全部转化为内能：
Q=W=IUt欧姆定律：U=IR1、定义:电流通过导体产生的热量.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 ．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；） 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． Q=I2R t2、公式:三、电热3、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).1、定义:产生的热量与所用时间的比值.四、热功率 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)．纯电阻电路: 电能 → 内能 Q
I2Rt W
IUt=I=U/R非纯电阻电路:电能 → 内能+其它形式的能WW其QIUt I2RtI＜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!
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
IUt=I=U/R电功 = 电热:W=IUt = =I2RtU2t/R电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热 WW 其QIUt＞ I2RtI＜U/R电功：W= IUt电热：Q=I2Rt电功率：P = IU热功率：P热=I2R=Q电功和电功率、电热和热功率三、电热Q
定义: 电流通过导体产生的热量.
公式：Q=I2Rt 单位：J
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 ．一、电功W
定义：电场力(或电流)所做的功.
公式：W=IUt 单位：J 1kWh=3.6×106J二、电功率P
定义：单位时间内电流所做的功
公式：P=W/t=IU 单位：W kW 四、热功率P热
定义：单位时间内的发热量
公式：P热=Q/t=I2R 单位：W kW小结:对纯电阻电路:
电功=电热
电功率=热功率
对非纯电阻电路:
电功>电热
电功率>热功率对纯电阻电路:
电功=电热
电功率=热功率
对非纯电阻电路:
电功>电热
电功率>热功率小结:电功和电功率、电热和热功率电功、电功率的计算 1、用电器正常工作的条件： ①用电器两端的实际电压等于其额定电压.
②用电器中的实际电流等于其额定电流．
③用电器的实际电功率等于其额定功率．由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件.
灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程． 2、用电器接入电路时：①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变．
②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.例1：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( ) 解析：用电器有的是纯电阻用电器(例电炉、电烙铁等)有的是非纯电阻用电器(例电动机、电解槽等)．所以，正确选项为C、D． 例2、对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 ( ) 例3、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?解析: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。三者之间遵从能量守恒定律:
P电＝P热+P机
由焦耳定律:电动机的热功率为: P热 ＝I2R
消耗的电功率为: P电＝IU
因此电动机所做机械功的功率: 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解:由 IUt = I2Rt +W得
W=(IU-I2R)t
=(5×220-52×0.4) ×60 J
=6.5×104 J例3、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?1、一个电炉额定电压为220V，额定功率为800W，如果接入110V电路中，实际消耗的功率为多大?200W
非纯电阻电路中计算电功率
只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R
所以 正确的是 （C）
2、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 C．P2r/U2 D．P-P2r/U23、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在串联电路中，功率跟电阻成正比。A在并联电路中，功率跟电阻成反比。4、下图所示的电路中，三电阻并联，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、3：2：1D5、在电阻上除了标明电阻值，还标明额定功率值，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器就会被烧坏。现有一个“100Ω 4W”的电阻器，允许通过这个电阻器的最大电流为多大？允许加在这个电阻器两端的电压为多大？0.2A;20V4、如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。1∶2∶66、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;6W7、如图所示，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”字样，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？B焦耳定律
1.通过电阻R的电流强度为I时，在时间t内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为I/2时，则在时间t内产生的热量为（ ）
A．4Q B．2Q C． Q/2 D． Q/4
2.下列求解电热的公式中,对所有电路均适用的是（ ）
A．Q=UIt B．Q=I2Rt C．Q=t D．W=Pt
3．一台电动机的输出功率是10kW，这表明该电动机工作时( ).
A．每秒消耗10kw电能 B．每秒对外做10kw功
C．每秒消耗10kJ电能 D．每秒对外做10kJ功
4.电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是( ).
A．电动机消耗的电能为UIt B．电动机消耗的电能为I2Rt
C．电动机线圈产生的热量为I2Rt D．电动机线圈产生的热量为U2t/R
5．一台电动机的电阻为4Ω，在220V的额定电压下运行时，发热消耗的电功率为400W.若电动机工作5min，则电流做功________J.
6．一个用电器上标有“2kΩ，20W”，允许加在这个用电器两端的最大电压为________V，这个用电器允许通过的最大电流为________A.当这个用电器两端加上20V电压时，它实际消耗电流功率为________W.
7．三个标有"100Ω，4W”、“12.5Ω，8W”、“90Ω，10W"字样的电阻，当它们串联时允许加的最大总电压是________V，并联时允许通过的最大总电流是________A.
8.一台电动机额定电压为220 V，线圈电阻R=0.5 Ω,电动机正常工作时通过电动机线圈的电流为4 A，电动机正常工作10 min，求
（1）消耗的电能.（2）产生的热量.（3）输出的机械能.
课后巩固
1.把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内（ ）
A.由Q=I2Rt可知，电炉的发热量减少B.由Q=UIt可知，电炉的发热量不变
C.由Q=可知，电炉的发热量增加D.无法确定
2．如图2-22所示，电阻R1=20Ω，电动机的绕组R2=10Ω.当电键S断开时，电流表的示数是0.5A，当电键S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率应是( ).
A．I=1.5A B． I＜1.5A C．P=15W D．P＜15W
3.如图2-23所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是:A灯“10V，10W"，B灯"60V，60W”，c灯"40V，40W"，D灯"30V，30W".在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光.比较各灯消耗功率的大小，正确的是( ).
A．PB＞PD＞PA＞PC B．PB＞PA＞PD＞PC
C．PB＞PD＞PC＞PA D．PA＞PC＞PD＞PB
4.两只额定电压均为110V的灯泡A和B，额定功率分别为100W和40W，为了使它们接到220V电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图2-24所示电路中最合理的是图( ).
5.有一电热器上标有“220V，40Ω”字样，用这个电热器在额定电压下将质量是2 kg、初温度为20 ℃的水煮沸，若电热器的效率为50%，需要多长时间？
6.一个灯泡L，标有"6V，12W"字样，一台直流电动机D，其线圈电阻为2Ω，把L与D并联，当电动机正常丁作时，灯泡也正常发光.把L与D串联，当电动机正常工作时，灯泡的实际功率是额定功率的3/4.求这台电动机正常工作时转化为机械能的功率(假定灯泡电阻保持不变).
7．如图2-25所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6 Ω, R=10 Ω,U=160 V，电压表的读数为110 V，求：
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）输入到电动机的电功率是多少？
（3）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？
8．如图2-26所示为某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源的电动势ε=110V.不计电源电阻及各处的摩擦，当电动机以v=0.9m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=5A，试求电动机线圈的电阻.
提速训练
1．某同学在家中测算电冰箱的月耗电量，他将家中其他用电器断开，只使用电冰箱，观察电能表转蕊的转动情况.测得冰箱致冷时，转盘每12s转一转；冰箱保温时，转盘每120s转一转.电能表上标明“2000r／(kW·h)”.该同学还测得冰箱每小时致冷10min，保温50min.每月按30d(天)计.则该冰箱月耗电为_________________(kW·h)(度)。
2．电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态.如图2-27所示是电饭锅电路的示意图，S是用感温材料制造的开关，R1是电阻，R2是供加热用的电阻丝.
(1)试判断开关S接通时和断开时，电饭锅分别处于哪种工作状态，说明你的理由.
(2)如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的一半，R1/R2应是多大?
3．微型吸尘器的直流电动机的电阻一定，当加在电机上的电压为0.3V时，电机不转，但流过电机的电流为0.3A；当所加电压为2V时，电机正常工作，工作电流为0.8A，求此时电动机输出的有用功率是多少？
拓展练习
1.某品牌电动自行车的铭牌如下:
车型:20寸(车轮直径:508mm)
电池规格:36V，12Ah(蓄电池)
整车质量:40kg
额定转速:210r／min
外形尺寸:L1800mm×W650mm×H1100mm
充电时间:2～8h
电机:后轮驱动、直流永磁式电机
额定工作电压／电流:36V／5A
根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为( ).
A．15km／h B．18km／h C．20km／h D．5km／h
2．如图2-28所示，已知电源电动势为20V，内阻不计，当接入固定电阻R=5Ω时，电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作，求：
（1）电路中的电流强度？
（2）电动机的额定工作电压？
（3）电源的总功率？
参考答案
课堂同步:1．C 2．B 3．D 4．AC 5．6.6×105 6.200，0.01，0.2 7.40.5，9.9
8．5.28×105J 4800J 5.23×105J
课后巩固:1．C 2．BD 3．B 4．C 5． 1221.8 s 6.4.38W
7.（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则U1=110 V，U2=U-U1=（160-110）V=50 V
通过电动机的电流为I，则I== A=5 A
（2）输入到电功机的电功率P电,P电=U1I=110×5 W=550 W
（3）在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=52×0.6 W=15 W
（4）电动机工作1 h所产生的热量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600 J=54000 J
8. 4Ω
提速训练:1.27 2. (1)电键S闭合时，电饭锅处于加热状态.电键S断开时，电饭锅处于保温状态(2)0.414 3．0.96W
高考链接:1．C 2．1.5A 9.5V 30W
