焦耳定律
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(共18张PPT)
物理选修3-1第二章《恒定电流》
焦耳定律
授课教师：余震洪
回忆一下这两个电器在使用过程中的能量转化
电热器
电能转化为热能
电扇
电能转化为机械能和热能
当能量发生转化时肯定伴随着做功，因为功是能量转化的量度。
通过前面的学习我们知道：电能的转化是由电场力做功引起的。
思考：在静电学中，怎样计算电场力做功？
如图电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q
由电场力做功W=Uq
得W=UIt
2，单位：国际单位制中的单位是焦（J）
常用单位千瓦时（kW·h）
1kW·h＝3.6×106J
Ｗ＝ＵＩｔ
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。
1，电功：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，简称为电功。
一，电功（W）
二，电功率（P）
单位时间内电流所做的功
（1）物理意义:表示电流做功的快慢
（2）单位：在国际单位制中是瓦（W）
常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）
1kW＝103W＝106mW
为了使用电器安全正常地工作，制造商对用电器的电功率和工作电压都有规定的数值，并且标明在用电器上，叫做用电器的额定电压和额定功率。用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
用电器
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）
100～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
三，焦耳定律
1，焦耳定律：电流通过导体时产生的热量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。
说明：Q也被称为电流的热功，利用焦耳定律计算热功适用于所有电路。
2，非纯电阻电路和纯电阻电路
（1）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。
电能全部转化为内能
（2）非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。
只有部分电能转化为内能
3，热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率
课堂讨论：
请同学在老师的引导下利用能量守恒定律与焦耳定律讨论下列问题：
（1）欧姆定律是否在纯电阻电路和非纯电阻电路中都适用？
欧姆定律不适用于非纯电阻电路。
（2）电功是否在纯电阻电路和非纯电阻电路中都等于电热？
在非纯电阻电路中电功大于电热
在纯电阻电路中电功等于电热
练习．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：
计算电功率只能用P=UI
热功率只能用P热=I2R
C
练习 ： 一台电风扇内阻为20Ω，接上220V的额定电压后，消耗的功率是66W。求：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流强度。 （2）电风扇正常工作时转化为机械能和内能的功率。风扇电动机的效率。 （3）如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率。
焦耳定律 Q＝I2Rt
电功和电热：
（1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻）
W＝UIt＝I2Rt＝Q
P电＝UI＝ P热＝Q／t＝I2R
（2）非纯电阻电路中：
W＝UIt 大于I2Rt＝Q；
P电＝UI 大于P热＝Q／t＝I2R
P电＝P热＋P其它
物理选修3-1第二章《恒定电流》
焦耳定律
授课教师：余震洪
回忆一下这两个电器在使用过程中的能量转化
电热器
电能转化为热能
电扇
电能转化为机械能和热能
当能量发生转化时肯定伴随着做功，因为功是能量转化的量度。
通过前面的学习我们知道：电能的转化是由电场力做功引起的。
思考：在静电学中，怎样计算电场力做功？
如图电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q
由电场力做功W=Uq
得W=UIt
2，单位：国际单位制中的单位是焦（J）
常用单位千瓦时（kW·h）
1kW·h＝3.6×106J
Ｗ＝ＵＩｔ
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。
1，电功：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，简称为电功。
一，电功（W）
二，电功率（P）
单位时间内电流所做的功
（1）物理意义:表示电流做功的快慢
（2）单位：在国际单位制中是瓦（W）
常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）
1kW＝103W＝106mW
为了使用电器安全正常地工作，制造商对用电器的电功率和工作电压都有规定的数值，并且标明在用电器上，叫做用电器的额定电压和额定功率。用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
用电器
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）
100～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
三，焦耳定律
1，焦耳定律：电流通过导体时产生的热量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。
说明：Q也被称为电流的热功，利用焦耳定律计算热功适用于所有电路。
2，非纯电阻电路和纯电阻电路
（1）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。
电能全部转化为内能
（2）非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。
只有部分电能转化为内能
3，热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率
课堂讨论：
请同学在老师的引导下利用能量守恒定律与焦耳定律讨论下列问题：
（1）欧姆定律是否在纯电阻电路和非纯电阻电路中都适用？
欧姆定律不适用于非纯电阻电路。
（2）电功是否在纯电阻电路和非纯电阻电路中都等于电热？
在非纯电阻电路中电功大于电热
在纯电阻电路中电功等于电热
练习．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：
计算电功率只能用P=UI
热功率只能用P热=I2R
C
练习 ： 一台电风扇内阻为20Ω，接上220V的额定电压后，消耗的功率是66W。求：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流强度。 （2）电风扇正常工作时转化为机械能和内能的功率。风扇电动机的效率。 （3）如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率。
焦耳定律 Q＝I2Rt
电功和电热：
（1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻）
W＝UIt＝I2Rt＝Q
P电＝UI＝ P热＝Q／t＝I2R
（2）非纯电阻电路中：
W＝UIt 大于I2Rt＝Q；
P电＝UI 大于P热＝Q／t＝I2R
P电＝P热＋P其它