人教版高二物理选修3-1第二章 2．5 焦耳定律（共24张PPT）

(共24张PPT)
学习目标
1
理解并掌握电功、电功率的概念与计算
2
掌握焦耳定律，学会计算导体的电热与热动率
3
认识纯电阻和非纯电阻电路的特点
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来这是为什么?
假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？
导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。
a、电流流过电炉
b、电流流过电解槽
c、电流流过电风扇
→电能转化为热能。
→电能转化为化学能和热能
→电能转化为机械能和热能
电能转化为其它形式的能
电流做功
W=qU
q=It
W=UIt
恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。
适用于任何用电器。
提高认识：（1）电流做功的本质是静电力做功；（2）根据静电场的电势差的定义式推出电流做功的表达式。
W=UIt
纯电阻电路
2、度量方式：电势能减小量在数值上等于电功。
5、单位换算：
J
1kWh=3.6×106J
1、引入目的：量度电能转化为其它形式的能的多少。
3、决定因素：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和通电时间）和用电器两端的电压成正比。
4、矢量标量：标量
6、测量方法：电能表、伏安法等。
2、度量方式：
1、引入目的：反映电流（静电力）做功的快慢程度。
3、决定因素：电功率与通过用电器的电流和用电器两端的电压成正比。
5、单位换算：
W
1kW=103W
4、矢量标量：标量
6、测量方法：电压表和电流表
2、理论和实验依据：
1、研究内容：
电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关系。
（1）焦耳最早通过实验证明。
（2）理论推导。
3、两种表述：
（1）文字表述。电流通过某导体，在时间t内产生的热量,
跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
（2）公式表述。
4、适用条件：任何用电器。
1.器材：玩具电机1台、干电池2节、电压表和电流表各
1
只、导线若干。
2.实验目的：请设法测出电风扇的直流电阻，以及电动机工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。
3.实验步骤：取一个玩具小电机，其内阻R=1.0Ω，把它接在如图所示的电路中。
（1）先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50
V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。
（2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0
V（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。
转
动
3
0.08
3
0.1
30
30
0.24
0.3
0.192
0.3
0.048
0
分析该电动机在不同情况下，电功率与热功率及机械功率之间关系，从能量守恒角度加以解释。
4.数据处理：
纯电阻电路
非纯电阻电路
电能W
电能W
Q=I2Rt
W=UIt
（I=U/R）
M
（I＜U/R）
电功：W=
UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
运转
卡住
内能Q
焦耳定律
电热
内能Q+其它形式的能
W=UIt
Q=I2Rt
电功等于电热
电功大于电热
电功指某段电路在某段时间内消耗的全部电能
电热指转化为内能的那部分电能
纯电阻电路中，电能全部变成了热，电功=电热
W=Q
=UIt
=I2Rt
=U2t/R
电功率=热功率
I=U/R
非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能
电解槽：电能=化学能+热能
电动机：电能=机械能+热能
UIt
＞
I2Rt
电功率>热功率
I＜U/R
归纳：有关电动机的三个功率
1．电动机的特性
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．在电路计算中，欧姆定律不再适用．
2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI.
3．输出功率：电动机做有用功的功率．
4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率P热＝I2r.
5．功率关系：P总＝P出＋P热．
6．电动机的效率：
.
　解决电动机问题注意分两种情况：
1．当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率．
2．当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻电路．
课堂训练
1.
用电器两端电压220V，这意味着
(
)
A.
1A电流通过用电器时，消耗的电能为220J
B.
1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量
C.
1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220W
D.
1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J
D
课堂训练
2.关于电功，下列说法中正确的有
(
)
A.电功的实质是电场力所做的功
B.电功是电能转化为内能的量度
C.电场力做功是电能转化成其他形式能量的量度
D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
AC
课堂训练
3.
一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有
(
)
A.灯泡的实际功率为50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的1/2
D.通过灯泡的电流为额定电流的1/4
B
C
课堂训练
4.一台直流电动机线圈电阻r
=1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
电阻R两端的电压为
UR=U-UM=
50V，
通过R的电流是
I=UR/R=5A
电动机消耗的功率为
P=IUM=5×100=500W
P热=I2r
=25W
P机=P-P热=500-25=475W
解：
课堂训练
5.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：
（1）电动机正常工作时的输出功率
；
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
（1）电动机不转时为纯电阻电路，
r=U1/I1=0.5Ω
电动机正常工作时，
P电=I2U2=1×2=2W
电动机的热功率为
P热=I22r=12×0.5=0.5W
电动机所做机械功的功率
P机=
P机-P热=1.5W
（2）转子突然被卡住，电动机的发热功率为
P热=U22/r=22/0.5=8W
解：
电热
1.
电功W
定义：在一段电路中电场力所做的功,也就是通常
说的电流所做的功,简称电功.
公式：W=UIt
单位：J
2.
电功率P
定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率
公式：P==W/t=UI
单位：W
kW
kWh
1kWh=3.6×106J
小结：电功和电功率、电热和热功率
3.
焦耳定律
内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量,
跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
公式：Q=I2Rt
公式：P热=Q/t=I2R
单位：W
kW
4.
热功率：P热
导体在单位时间内发出的热量
5、纯电阻电路：
W＝Q
UIt＝
I2Rt
P电＝P热
UI＝
I2R
6、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不再适用
W>Q
UIt
>
I2Rt
P电>P热
UI
>
I2R