2.5焦耳定律(共18张PPT)

(共18张PPT)
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焦耳定律
用电器是用电来工作的器具，它们的共同特点是要消耗电能，靠电流做功来工作，将电能转化为其他形式的能，那么电流做功是怎样的一个过程？
生活中有着功能多样的各种用电器，你能试着说出它们的共同点和不同点吗？
W=qU
q=It
W=UIt
如图所示，一段电路两端的电压为U
，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I
。
在时间t
内通过这段电路上任一横截面的电荷量为：
在这个过程中电场力做的功为：
将q
代入得：
电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功，电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加
一、电功
1、定义：在一段电路中电场力所做的功
3、单位：焦耳，简称焦，符号是
J
千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h
1
kW·h
=
1000W×3600s
=
3.6×106J
2、定义式：
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。
电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
一、电功
一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U
和电路中电流
I
的乘积
3、物理意义：反映电流做功的快慢程度
4、单位：国际单位制：瓦（W）
1、定义：单位时间内电流所做的功
1
kW＝103
W
二、电功率
2、定义式：
常用单位：千瓦（kW）
1、额定功率：用电器在额定电压下工作的功率
三、额定功率和实际功率
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率
2、实际功率：用电器在实际电压下工作的功率
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
观察下面两组图片，你能说出这些用电器所发生的能量转化吗？它们之间有何不同？
1、纯电阻电路：电流通过用电器发热，将电能全部转化为热能（内能）的电路，如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等
2、特点：电能全部转化为热能，电功等于电热，电功率等于热功率，即：
四、纯电阻电路
根据欧姆定律得：U=IR
联立可得：
这个关系是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律
3、在纯电阻电路中：
4、热功率：
1、非纯电阻电路：电流通过用电器以转化其他形式能为目的，将电能大部分转化为其他形式的能，但不可避免一小部分转化为热能（内能）的电路，如电动机、给蓄电池充电等
2、特点：电能大部分转化为其他形式能，一小部分转化为热能，电功等于电热，电功率大于热功率，即：
五、非纯电阻电路
3、在非纯电阻电路中：
则有：
欧姆定律不适用
4、功率关系：
1、纯电阻电路：电功等于电热，电功率等于热功率
2、非纯电阻电路：电功大于电热，电功率大于热功率，欧姆定律不再适用
电功：W＝UIt
电功率：P电＝UI
电热：Q＝I2Rt
热功率：P热＝I2R
W≠Q
P电≠P热
P电=P其他＋P热
W电=W其他＋Q
两种电路的归纳总结：
电能W
热能Q
I2Rt
UIt
=
I
=
U/R
M
I
＜
U/R
UIt
W其他
＋I2Rt
=
电能W
其他形式能＋内能Q
两种电路的归纳总结：
1、纯电阻电路：电能等于热能，电功率等于热功率
电功率P电
热功率P热
I2R
UI
=
欧姆定律适用
2、非纯电阻电路：电能大于热能，电功率大于热功率
电功率P电
其他功率＋热功率P热
P其他
＋I2R
UI
=
欧姆定律不适用
纯电阻电路
电能W
内能Q
I2Rt
UIt
=
I
=
U/R
M
非纯电阻电路
I
＜
U/R
欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
UIt
I2Rt
+
E
=
电能W
内能Q
+其他形式能量
纯电阻电路与非纯电阻电路
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。
例1.
一个电动机，线圈电阻是
0.4
?
，当它两端所加的电压为
220
V时，通过的电流是
5
A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少?
答案：6.5×104
J
“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓。通常说“负荷”大，是指用电器的功率大，并不是用电器的“电阻”大。在一般情况下，“负载”大的用电器电阻反而小。
如“220
V　60
W”与“220
V　100
W”的两个灯泡，后者功率较大，电阻却较小。
二、“负荷”与“电阻”的区别
家庭电路中同时使用功率过大的用电器可能引起火灾
例2.
取一个玩具小电机
，其内阻
R
=
1.0
Ω
，把它接在如图所示的电路中。
（1）先夹住电动机轴，闭合开关，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。
解：（1）电机不转时，U
=
0.50
V，I
=
0.50
A，
P电
=
UI
=
0.50×0.50
W
=
0.25
W
P热
=
I2R
=
0.502×1.0
W
=
0.25
W
P电
=
P热
（2）电机转动时，U
=
2.0
V，I
=
0.40
A，
P电
=
UI
=2.0×0.40
W
=
0.80
W
P热
=
I2R
=0.402×1.0
W
=
0.16
W
P电＞P热
答案：（1）P电
=
P热
（2）
P电＞P热
例3.
对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（
）
CD
A.
P
=
I2R
B.
P
=
U2/R
C.
P
=UI
D.
P
=
W/
t