教科版_选修3-1_ 第二章 直流电路 _ 6. 焦耳定律 电路中的能量转化课件23张PPT

2.6 焦耳定律
电场力做功：W=qU　　
一、电功和电功率
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=I t
W=UIt
　　电流在一段电路中所做的功W等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 、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=UIt
2、公式:
1、定义：电场力(或电流)所做的功.
电功普适公式
1、定义：电流所做的功与所用时间的比值.
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
P =W/t=UI
2、公式:
电功率普适公式
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
用电器
29寸彩电
电熨斗
电冰箱
微波炉
台灯
额定电压（V）
220
220
220
220
220
额定功率（W）
～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
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:用电器对外输出端的功率.
例题一：一根电阻丝，通过2C电荷量所消耗的电能是8J。若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加的电压及消耗的电能分别是( )
A. 4V,16J B.8V,16J C.4V,32J D.8V,32J
D
U
q
A
B
在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与正离子碰撞，使离子热运动加剧
电能　
热能　
金属　
三、电热
2、公式:
推导：
电能全部转化为内能：
Q=W=UIt
欧姆定律：U=IR
Q=I2 R t
1、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:纯电阻电路和非纯电阻电路．
Q=I2R t
2、公式:
三、电热
3、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).
电热普适公式
　纯电阻电路：只含有电阻的电路、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．
非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽
1、定义:单位时间内的发热量.
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．
P=Q /t=I2R
2、公式:
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
热功率普适公式
纯电阻电路:
电能 → 内能
I=U/R
电功 = 电热
：W=Q
= UIt
=I2Rt
=U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
电能 → 内能+其它形式的能
W
其他能
Q
UIt
= I2rt+E其
电功：W= UIt
电热：Q=I2rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2r
三、电功和电热的区别：
非纯电阻电路:
M
r
U
例2：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)．
只有在纯电阻用电器的前提下，才可由
改写电功率的表达式．
所以，正确选项为C、D．
计算电功率的普适公式为:
IU
t
W
P
=
=
1、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
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。
2、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、3：2：1
D
　　例3．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．P2r/U2 D．P-P2r/U2
非纯电阻电路中计算电功率
用P=UI， 热功率用P热=I2R
C
例4. 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。 电动机额定电压为2.0V时,功率为1.6W,能正常工作
（1）电动机内阻
（2）求电动机正常工作的机械功率
（3）若加在电动机上的电压为2.0V时，电动机出故障，不转动，求此时的热功率
解：
（1）电动机不转动时是纯电阻：
=1Ω
R=U/I
(2)电功率：P=UI
I额=P额/U额=0.8A
P热=I2R=0.64W
P出=P-P热=0.96W
P热 =P= UI = I2R = U2/R=4W
（3）电动机不转动时是纯电阻：
解:据能量守恒定律得:
IUt = I2Rt +W
故电动机每分钟所做的机械功为:
W=(IU-I2R)t
=(5×220-52×0.4) ×60 J
=6.5×104 J
训练题1、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?
训练题2.用一直流电动机提升重物,重物质量m=50kg ,电源电压U=110V ，不计电源内阻及各处摩擦，当电机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电阻中的电流I=5A，试问电动机线圈的电阻r为多大？
M
m
v
UI= mg v +I2r
r = 4Ω
训练题3：在如图所示的电路中电源电动势为12V，电源电阻为1.0?，电路中的电阻R0为1.5 ? ，小型直流电动机M的内阻为0.5 ?,。闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A。以下判断正确的是（ ）
A。电动机的输出功率为14W
B.电动机两端的电压为7.0V
C.电动机产生的热功率为4.0W
D.电动机输出的电功率为24W
A
M
电动机
S
R0
B
训练题4.如图所示，电阻R1＝8Ω，电动机绕组电阻R0＝2Ω，当电键K断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88W；当电键闭合时，电阻R1消耗的电功率是2W，若电源的电动势为6V.求：电键闭合时，电动机输出的机械功率.
小结
=
W=UIt
热功率：P热 = I2R
=
电热：
电功率：P=UI
=
=
纯电阻
非纯电阻
电功 = 电热
W=Q
= UIt
=I2Rt
=U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
电能 →内能+其它形式的能
UIt
= I2Rt+E其
UIt
I2Rt
>
电功