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32张PPT

1．从能量转化的角度理解电功和电
功率。
2．掌握焦耳定律，明确电功和电
热的区别。
3．知道纯电阻电路和非纯电阻电路。
[读教材·填要点]
1．电功和电功率
(1)电功：
①实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，把 转化为 的能。
电能
其他形式
②公式的推导：由 电功W＝
W、I、U、t的单位分别为焦耳(J)、 、
、 。
IUt
安培(A)
伏特(V)
秒(s)
快慢
单位时间
IU
瓦特(W)
2．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟 的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成 。
(2)表达式：Q＝ 。
电流
正比
I2Rt
I2R
[试身手·夯基础]
1．电流通过一段电路时，自由电荷在电场力的作用下发
生_______，_______对自由电荷做功。设一段电路两端
的电压为U，通过的电流为I。在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量为________(图2－5－1)，这相当于在时间t内将电荷q由这段电路的一端移动到另一端。从上一章讲的可知，电场力所做的功W＝________，而q＝It，所以W＝________。
图2－5－1
答案：定向移动　电场力　It　qU　UIt
2．电流强度是2 A的恒定电流，通过阻值是100 Ω的纯电
阻，在5 min内消耗的电能是________焦耳。
解析：由Q＝I2Rt可得：
Q＝22×100×5×60 J＝1.2×105 J。
答案：1.2×105
3．一台功率为400 W 的洗衣机，工作电压是220 V，连
续工作0.5 h，洗衣机的工作电流是________A，所消耗的电能为________J。
答案：1.82　7.2×105
1．电功
电路中保持持续电流的过程，就是静电力移动自由电荷不断做功的过程。静电力做了多少功(也说电流做了多少功)，就有多少电能转化为其他形式的能，因此说电功是电能转化为其他形式的能的量度。
2．电功与电热
电功是从电场理论出发的概念，是减少的电势能的量度，因此不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，W＝UIt(P＝UI)都是成立的。电热是电流流经电路时，在电路中引起的发热现象，焦耳定律是专门计算电热的公式：Q＝I2Rt(P＝I2R)。
3．电路中功率关系
无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。
1．额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图2－5－2中的哪一个 (　　)
图2－5－2
[解析]　若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电路UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W，对D电路，变阻器可能等于两灯并联后总电阻，可能有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280 W。
[答案]　C
1．纯电阻电路和非纯电阻电路
(1)纯电阻电路：电流通过导体时，电能全部转化为内能的电路，如电炉、白炽灯等的电路。
(2)非纯电阻电路：电流通过导体时，仅有一部分电能转化为内能的电路，如电动机等的电路。
2．两种电路的比较
　　　两种电路
比较内容　　　
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器
欧姆定律
服从欧姆定律
不服从欧姆定律
　　　两种电路
比较内容　　　
纯电阻电路
非纯电阻电路
能量转化
电流做功全部转化为电热
电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能
元件举例
电阻、电炉丝、白炽灯等
电动机、电解槽等
对于纯电阻电路和非纯电阻电路，判断方法是从能量转化的角度区分，而不能简单地认为只要有电动机的电路就是非纯电阻电路。当电动机不转动时，消耗的电能全部转化为内能，此时它就是一个纯电阻。当电动机转动时，消耗的电能转化为机械能和内能，此时电路才是非纯电阻电路。
1．(对应要点一)下列关于电功的说法中，错误的是(　　)
A．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功
B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的
过程
C．电流做功消耗的能量，由电源来供给
D．电功就是电能
解析：功是能量转化的量度，它们的单位都是焦耳，但功不能说就是能。故D错误。
答案：D
2．(对应要点二)规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈的
电阻为40 Ω，求接上220 V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热功率。
答案：35 W　1 W