高中物理 2.5焦耳定律课件 新人教版选修3-1
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高中物理 2.5 焦耳定律课件 新人教版选修31
体的内能
形式的能
元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等
第十九页，共44页。
2.电功与电热(diànrè)的计算公式比较
电功 电热 电功率 热功率
纯电阻电路 W＝IUt＝I2Rt＝UR2t Q＝IUt＝I2Rt＝UR2t
P＝IU＝I2R＝UR2 P＝IU＝I2R＝UR2
非纯电阻电路 W＝IUt Q＝I2Rt P＝IU P＝I2R
证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率(é dìnɡ
ɡōnɡ lǜ)。
第十三页，共44页。
焦耳定律(jiāo ěr dìnɡ lǜ) 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电_流__(_d_ià_n_l_iú__) 的二次方 成正比，跟导体的电阻及通电时间成____正__比____。 (2)表达式：Q＝___I_2_R_t ____。 2．热功率 (1)定义(dìngyì)：单位时间内放出的热量。 (2)表达式：P＝Qt ＝__I_2_R______。
(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？ (2)电动机输入(shūrù)功率和输出功率各是多少？ (3)10s内电动机可以把重物匀速提升多高？ (4)这台电动机的机械效率是多少？
第三十二页，共44页。
解析(jiě xī)：电动机工作时，其电路为非纯电阻电路，它 从电源获取的功率一部分转化为线圈的热功率，另一部分转化 为电动机的机械功率。
成才之路 ·物理 (wùlǐ)
人教版 ·选修 (xuǎnxiū)3-1 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
第一页，共44页。
恒定电流
第二章
第二页，共44页。
5 焦耳定律
第二章
第三页，共44页。
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理 4 重点难点突破
物理选修3-1人教新课标2.5-焦耳定律课件.
I2R.
(3)单位：瓦特，符号W.
(4)实质：电能转化为内能的功率．
两种电路
纯电阻电路
非纯电阻电路
比较内容
• 3．元纯件特电点阻电电只路能路中把与只电有能非电转纯阻化元为电件内阻， 电除能电转路阻化外为还其包他括形能式把能电的
• (1)两种电路能的比较
欧姆定律
服从欧姆定律 I＝UR
用电器 不服从欧姆定律 U＞IR 或 I＜UR
答案：A
• 5．一直流电动机线圈的内阻一定，用手 握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电 压为0.3 V时，电流为0.3 A．松开转轴， 在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A， 电动机正常工作．求该电动机正常工作时， 输入的电功率是多少？电动机的机械功率 是多少？
解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内
答案：22.0 W 2 Ω
默读联想记忆
对应学生用书P56
课堂巩固训练
对应学生用书P56
• 1.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 他形式能的过程
• C．电流做功消耗的能量，由电源供给 • D．电功就是电能
• 解析：根据电场力做功的定义及特点，可 以判断A、B、C均正确．电功是电能转 化为其他形式能量的量度，功和能量是不 同的概念，D错．
• (5)额定功率和实际功率
• ①用电器正常工作时所消耗的功率叫做额 定功率．当用电器两端电压达到额定电压 U额时，电流达到额定电流I额，电功率也 达到额定功率P额，且P额＝U额I额．
• ②用电器的实际功率是用电器在实际工作 时消耗的电功率．为了使用电器不被烧毁， 要求实际功率不能大于其额定功率．
物理：2.5《焦耳定律》课件(新人教版选修3-1)
2
U （4）对纯电阻元件而言： P P I （5）对非纯电阻元件而言：P总
总
P热
热
P其他
UI
UI I
2
2R
P R 其他
R
U
2
R
I
2
R
（6）对纯电阻元件而言： I U U IR
（7）对非纯电阻元件而言：U
R
IR
I
U
R
举例：实际电动机
U
UM
UR
引言：在现代社会里，人们离不开电 。各种各样的用电器减轻了人们的劳 动强度、提高了人们的生活质量。我 们在享受电给我们带来方便的同时， 也应思考——电能是如何转化为其他 形式能的呢？电能在转化过程中应遵 从怎样的规律呢？……这些便是本次 课我们必须要搞清楚的问题。
§5、焦耳定律
引言：闭合电路中，自由电荷在电场力的作用下 定向移动形成了电流，该过程中电场力对电荷做 的功就是电功。那么，电功如何计算？电流做功 的快慢与哪些因素有关呢？这是我们必须先要搞 清楚的问题。
I 中产生的电热。 Q 2 Rt 既适用于纯电阻电路， I 也适用于非纯电阻电路。
I （4）对交流电而言，公式 Q 2 Rt 中的 I 为交
流电的有效值。
六、单位时间内发热的功率叫做热功率．热功率即电能转化为
内能的功率，P热
Q t
I
2
R
（1） P UI与 P I 2 R 中的“P P ”的含义不同， UI
C、若U S U N，则PS PN。
引言：电流通过电阻器会使电阻器发热， 电能转化为内能；电流通过电动机会使电 动机转动，电能转化为机械能……电功、 电热及转化得到的其他形式能如何计算呢 ？它们之间有什么关系呢？
2.5焦耳定律—人教版高中物理选修3-1课件
第二章 恒定电流
2.5 焦耳定律
Байду номын сангаас
思考： （1）电场力的功的定义式是什么？ （2）电流的定义式是什么？ 电场力的功的定义式W=qU。 电流的定义式I= q
t
1、电炉通电时，电能转化为（ 内能）。 2、电动机通电时，电能转化为（机械）能。 3、蓄电池充电时，电能转化为（化学）能。
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。
P UI 1.6W
P热 I 2R 0.64W P P热 60%
P
【牛刀小试】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
解：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，所以正确的是（C）
UIt ＞ I2Rt 电功率>热功率 I＜U/R Ｐ电＝Ｐ热＋Ｐ
【牛刀小试】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压 时，通过电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为 2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率是多少？
解:
R U 0.3 1
I 0.3
解：（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端 的电压为U2， 则U1=110V，U2=U-U1=（160-110）V=50V 通过电动机的电流为I，则I= U 2= 50A=5A
R 10
（2）输入到电动机的电功率 P电=U1I=110×5W=550W （3）在电动机中发热的功率 P热=I2r=52×0.6W=15W （4）电动机的工作1h所产生的热量 Q=I2rt=52×0.6×3600J=54000J 电动机消耗的电功率远大于电动机的热 功率。
2.5 焦耳定律
Байду номын сангаас
思考： （1）电场力的功的定义式是什么？ （2）电流的定义式是什么？ 电场力的功的定义式W=qU。 电流的定义式I= q
t
1、电炉通电时，电能转化为（ 内能）。 2、电动机通电时，电能转化为（机械）能。 3、蓄电池充电时，电能转化为（化学）能。
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。
P UI 1.6W
P热 I 2R 0.64W P P热 60%
P
【牛刀小试】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
解：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，所以正确的是（C）
UIt ＞ I2Rt 电功率>热功率 I＜U/R Ｐ电＝Ｐ热＋Ｐ
【牛刀小试】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压 时，通过电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为 2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率是多少？
解:
R U 0.3 1
I 0.3
解：（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端 的电压为U2， 则U1=110V，U2=U-U1=（160-110）V=50V 通过电动机的电流为I，则I= U 2= 50A=5A
R 10
（2）输入到电动机的电功率 P电=U1I=110×5W=550W （3）在电动机中发热的功率 P热=I2r=52×0.6W=15W （4）电动机的工作1h所产生的热量 Q=I2rt=52×0.6×3600J=54000J 电动机消耗的电功率远大于电动机的热 功率。
【人教版】选修(3-1)2.5《焦耳定律》ppt课件
沉淀物
让部分不 溶的杂质 沉到水底。
不能去除悬浮 在水中及浮于 水面的固体物 质。
水的净化和纯化
吸附沉淀
向水中加入某些净水剂如明矾，利用明矾溶于水后生成的胶状
物对杂质进行吸附，使杂质沉降来达到净水的目的。
吸附悬浮物浑 水变澄清
水的净化和纯化
常用吸附剂：活性炭、明矾等.
吸附剂的作用是:除去可溶性杂质,颜色及异味. 木炭、活性炭具有吸附性。活性炭层不仅可以过滤掉不溶性杂 质，还可以利用它的强吸附性，吸附气体（色素）和可溶性杂 质，除去臭味。
人类离不开水
水的用途
人类离不开水
水的用途
1、工业上要用水洗涤、溶解、加热或冷却物质。
2、农业要用大量的水灌溉农田，它的用量占人 类消耗淡水总量的2/3多。
3、生活更离不开水，人们用水洗涤、烹饪、 解渴和美化家园。
人类拥有的水资源
我们生活在“水球”上
海洋水
湖泊水
地
河流水 总量：丰富
球
地下水
2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
例2：对计算任何用电器的电功率都适用的 公式是（ ）
Ａ．P I 2R Ｃ．P UI
Ｂ．P U 2 R
Ｄ．P W t
解析： 电功率计算的普通公式为P W UI t
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
在国际单位制中电功的单位是焦（J）， 常用单位有千瓦时（kW·h）.
1kW·h＝3.6×106J
2．电功率：单位时间内电流所做的功
P W UI t
（１）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． （２）电功率表示电流做功的快慢．
人教版高中物理选修3-1 2.5 焦耳定律 课件(25张)
同学用这个公式计算了它所消耗的电功率。根 据这个功率表达式的推导过程，你能说明这位 同学错在那里吗？
当堂检测
对计算任何用电器的电功率都适
用的公式是（ C D ）
Ａ． P = I 2R
Ｂ． P = U 2 R
Ｃ． P = UI Ｄ． P = W
t
当堂检测
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
当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A， 这时电动机正常工作，则吸尘器的机械功率是多少？
解: R = U = 0.3 Ω = 1Ω I 0.3
P电 = UI = 1.6W
P热 = I 2 R = 0.64W P机 = P电- P热 = 0.96W
课
电功 W= UIt 电功率 P=UI
堂
当电动车遇到八达岭…… 没辙了！ 歇菜了！ 烧掉了!
为什么呢？
旧知识：能量守恒定律。能量是如何转化的？
旧知识：功你是能能量做转怎化样的量的度分。类？
能量转化的过程中是什么力在做功？ 旧知识：能量守恒定律。能量是如何转化的？
自主学习 电场力对自由电荷做的功
W=qU 又 q=It
W=UIt
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.
合作探究 电动机中的电功与电热
为什么呢 ？
从能量转化的角度思考： 卡住与正常运转有什么区别
纯电阻电路 （I=U/R）电能W
W=UIt
内能Q
Q=I2Rt
电功等于电热
卡住
焦耳定律
电热
非纯电根阻据电这一路关: 系，你能得M出I和U、R有什么关系？运转
（I＜U/R） 电能W
当堂检测
对计算任何用电器的电功率都适
用的公式是（ C D ）
Ａ． P = I 2R
Ｂ． P = U 2 R
Ｃ． P = UI Ｄ． P = W
t
当堂检测
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
当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A， 这时电动机正常工作，则吸尘器的机械功率是多少？
解: R = U = 0.3 Ω = 1Ω I 0.3
P电 = UI = 1.6W
P热 = I 2 R = 0.64W P机 = P电- P热 = 0.96W
课
电功 W= UIt 电功率 P=UI
堂
当电动车遇到八达岭…… 没辙了！ 歇菜了！ 烧掉了!
为什么呢？
旧知识：能量守恒定律。能量是如何转化的？
旧知识：功你是能能量做转怎化样的量的度分。类？
能量转化的过程中是什么力在做功？ 旧知识：能量守恒定律。能量是如何转化的？
自主学习 电场力对自由电荷做的功
W=qU 又 q=It
W=UIt
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.
合作探究 电动机中的电功与电热
为什么呢 ？
从能量转化的角度思考： 卡住与正常运转有什么区别
纯电阻电路 （I=U/R）电能W
W=UIt
内能Q
Q=I2Rt
电功等于电热
卡住
焦耳定律
电热
非纯电根阻据电这一路关: 系，你能得M出I和U、R有什么关系？运转
（I＜U/R） 电能W
人教版选修3-1 2.5 焦耳定律 (共29张PPT)
功是能量转化的量度，电流做了多少功就有 多少电能转化为其他形式的能。
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第二章 恒定电流
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动动脑
1个房间里有3盏灯，另一个房间有分别 控制灯的3个开关，只可进开关室1次， 再进入灯室1次，如何确定3个开关各管 哪个灯 ?
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二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢．
2、公式: P =W/t=IU 电功率普适公式
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)．
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1kW＝103W
二、电功率 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版选修3－1 2.5焦耳定律 (共29张PPT)
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.
1、定义：电场力(度.
电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电 时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转 化为化学能。电能转化为其他形式能的过程就 是电流做功的过程。
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第二章 恒定电流
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动动脑
1个房间里有3盏灯，另一个房间有分别 控制灯的3个开关，只可进开关室1次， 再进入灯室1次，如何确定3个开关各管 哪个灯 ?
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二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢．
2、公式: P =W/t=IU 电功率普适公式
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)．
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1kW＝103W
二、电功率 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版选修3－1 2.5焦耳定律 (共29张PPT)
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.
1、定义：电场力(度.
电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电 时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转 化为化学能。电能转化为其他形式能的过程就 是电流做功的过程。
最新-高中物理 2-5《 焦耳定律》课件 新人教版选修3-1 精品
你知道了吗?
“当电动车 遇上八达岭 ”为什么会 容易烧掉吗?
目标检测:
规格为“220V，1000W”的电炉，
求：
（1）电炉正常工作时，通过电阻
丝的电流
（2）电炉的电阻
4.5A
48.4Ω
课堂小结
纯电 阻电 路
非纯 电阻 电路
是否只有电阻 是否完全转化为内能 是否遵循欧姆定律
电功 W= UIt
=
当电动车遇到八达岭…… 没辙了！ 歇菜了！ 烧掉了!
为什么呢？
§5、焦耳定律
电场力对自由电场力所做的功,也就 是通常说的电流所做的功,简称电功.
单位：J kWh(度) 1kWh=3.6×106J
P=W/t=UI 单位时间内电流所做的功 电功率
单位： W kw
小试牛刀
为什么呢 ？
从能量转化的角度思考： 卡住与正常运转有什么区别
纯电阻电路
（I=U/R）
电能 WW=UIt
内能Q
Q=I2Rt
电功等于电热
卡住
焦耳定律
电热
非纯电阻电路:
（I＜U/R） 电能 WW=UIt
M
运转
内能Q+其它形式的能
Q=I2Rt
电功大于电热
电功：W= UIt 电功率：P=UI
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
>
电热 Q=I2Rt
电功率 P=UI
=
>
热功率： P热=I2R
作业： P55 T1 T3
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5
焦耳定律
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
目标导航
预习导引
1.能说出电功、电功率的概念, 会用其计算有关问题。 学习目标 2.能够从能量角度去理解纯电阻电路和非纯电阻电路。 3.分清电功率和热功率的区别和联系。 重点: 各种电路电功、电功率的计算。 重点难点 难点: 1.对纯电阻电路和非纯电阻电路的理解。 2.电功率和热功率的区别和联系。
课前预习导学
KEQIAN YUX HEZUO TANJIU
目标导航
预习导引
2.电功率 ( 1) 物理意义: 表示电流做功快慢的物理量。 ( 2) 定义: 单位时间内电流所做的功。 ( 3) 公式及单位: P= =UI, 其单位为瓦特, 符号为 W。
W t
预习交流 2
KETANG HEZUO TANJIU
目标导航
预习导引
二、焦耳定律
1.焦耳定律: 电流通过导体时产生的热量( 内能) 跟电流的二次方成 正比, 跟导体的电阻及通电时间成正比, 这一规律叫作焦耳定律。 公式表示为 Q=I2Rt。 2.热功率: 单位时间内的发热量通常称为热功率, 计算公式为 P=I2R。 3.纯电阻电路 : 电流通过纯电阻电路做功时 , 电能全部转化为内能。 4.非纯电阻电路: 像含有电动机或电解槽等非纯电阻用电器的电路 被称为非纯电阻电路, 在非纯电阻电路中, 电流做的功除了将电能转化 为内能外, 还转化为机械能或化学能等其他形式的能量。
电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同, 各用什么物理量 表示呢? 答案:电流做功快, 但做功不一定多; 电流做功慢, 但做功不一定少, 电流做功的快慢用电功率表示, 电流做功的多少用电功表示。电流做功 的快慢与做功的时间和做功的多少有关。
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
问题导学
当堂检测
2.电功的实质是什么?设在一段电路中只有纯电阻元件, 其电阻为 R, 通过的电流为 I, 试以此为模型探究焦耳定律的表达式。试推导电热 功率的表达式。 答案:电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程 , 电流做 了多少功, 表明有多少电能转化为其他形式的能。 在转化过程中 , 能量守 恒, 所以电功实质上是能量转化与守恒定律在电路中的具体体现。 由欧姆定律 U=IR, 在 t 时间内电流做的功为 W=IUt=I2Rt。 电路为纯电阻电路, W=Q。 即 Q=I2Rt, 此式为焦耳定律的表达式。
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
问题导学
当堂检测
点拨: 在非纯电阻电路里, 要注意区别电功和电热, 注意应用能量守 恒定律。①电热 Q=I2Rt。②电动机消耗的电能 W=IUt。③由能量守恒 得 W=Q+E, E 为其他形式的能, 这里是机械能。④对电动机来说, 输入的 功率 P 入=UI; 发热的功率 P 热=I2R; 输出的功率, 即机械功率 P 机=P 入-P 热 =UI-I2R。
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
问题导学
当堂检测
迁移训练 1 下列关于电功 W 和电热 Q 的说法正确的 是( ) A.在任何电路中都有 W=UIt、Q=I2Rt, 且 W=Q B.在任何电路中都有 W=UIt、Q=I2Rt, 但 W 不一定等于 Q C.W=UIt、Q=I2Rt 均只有在纯电阻电路中才成立 D.W=UIt 在任何电路中都成立, Q=I2Rt 只在纯电阻电路中才成立 答案:B 解析:W=UIt、Q=I2Rt 适用于一切电路, 但在纯电阻电路中 W=Q, 在 非纯电阻电路中 W>Q, 选项 B 正确, 选项 A、C、D 错误。
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
目标导航
预习导引
一、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做功, 把电能转化为其他 形式的能。 ( 2) 表达式 W=UIt。
预习交流 1
电功的常用单位还有千瓦时, 说明其物理含义, 并计算 1 千瓦时等于 多少焦。 答案:1 千瓦时表示功率为 1 千瓦的用电器在 1 小时内所消耗的电 能。 1 kW· h=1 000 W× 3 600 s=3.6× 106 J。
预习交流 3
生活中电热的利用主要有哪些实例? 答案:电热水器、电饭锅、电烤箱、电焊等。
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
问题导学
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一、电功和电热
活动与探究 探究电功和电热的关系 1.节能灯日益普及, 逐渐取代普通灯, 节能灯到底从哪 里节约能量呢? 答案:普通白炽灯泡的发光原理是灯丝通电后发光、 发热, 而转化成光能的是很少一部分能量, 大部分能量都 转化成了内能, 可见普通灯泡的发光效率极低。而节能灯 利用灯管内的气体放电产生的射线激发灯管内壁上的荧 光粉发光, 转化成内能的是很少一部分, 可见发光效率高, 起到了节能的作用。
Q P= t I2 Rt 2 =I R。 t
=
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迁移与应用 例题微型吸尘器的直流电动机的内阻一定, 为 1 Ω, 当加在 它两端的电压为 2.0 V 时, 电流为 0.8 A, 且能正常工作。求: ( 1) 它的额定输入功率多大? ( 2) 工作时由导线发热损失的功率多大? ( 3) 它的最大输出功率多大? 解析:电动机正常工作时是非纯电阻电路。 (1)额定输入功率 P 额=UI=2.0× 0.8 W=1.6 W (2)电动机热功率 P 热=I2R=0.82× 1 W=0.64 W (3)根据能量的转化与守恒, 电动机的最大输出功率 P 出=P 额-P 热 =0.96 W。 答案:( 1) 1.6 W ( 2) 0.64 W ( 3) 0.96 W
焦耳定律
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预习导引
1.能说出电功、电功率的概念, 会用其计算有关问题。 学习目标 2.能够从能量角度去理解纯电阻电路和非纯电阻电路。 3.分清电功率和热功率的区别和联系。 重点: 各种电路电功、电功率的计算。 重点难点 难点: 1.对纯电阻电路和非纯电阻电路的理解。 2.电功率和热功率的区别和联系。
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2.电功率 ( 1) 物理意义: 表示电流做功快慢的物理量。 ( 2) 定义: 单位时间内电流所做的功。 ( 3) 公式及单位: P= =UI, 其单位为瓦特, 符号为 W。
W t
预习交流 2
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二、焦耳定律
1.焦耳定律: 电流通过导体时产生的热量( 内能) 跟电流的二次方成 正比, 跟导体的电阻及通电时间成正比, 这一规律叫作焦耳定律。 公式表示为 Q=I2Rt。 2.热功率: 单位时间内的发热量通常称为热功率, 计算公式为 P=I2R。 3.纯电阻电路 : 电流通过纯电阻电路做功时 , 电能全部转化为内能。 4.非纯电阻电路: 像含有电动机或电解槽等非纯电阻用电器的电路 被称为非纯电阻电路, 在非纯电阻电路中, 电流做的功除了将电能转化 为内能外, 还转化为机械能或化学能等其他形式的能量。
电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同, 各用什么物理量 表示呢? 答案:电流做功快, 但做功不一定多; 电流做功慢, 但做功不一定少, 电流做功的快慢用电功率表示, 电流做功的多少用电功表示。电流做功 的快慢与做功的时间和做功的多少有关。
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2.电功的实质是什么?设在一段电路中只有纯电阻元件, 其电阻为 R, 通过的电流为 I, 试以此为模型探究焦耳定律的表达式。试推导电热 功率的表达式。 答案:电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程 , 电流做 了多少功, 表明有多少电能转化为其他形式的能。 在转化过程中 , 能量守 恒, 所以电功实质上是能量转化与守恒定律在电路中的具体体现。 由欧姆定律 U=IR, 在 t 时间内电流做的功为 W=IUt=I2Rt。 电路为纯电阻电路, W=Q。 即 Q=I2Rt, 此式为焦耳定律的表达式。
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点拨: 在非纯电阻电路里, 要注意区别电功和电热, 注意应用能量守 恒定律。①电热 Q=I2Rt。②电动机消耗的电能 W=IUt。③由能量守恒 得 W=Q+E, E 为其他形式的能, 这里是机械能。④对电动机来说, 输入的 功率 P 入=UI; 发热的功率 P 热=I2R; 输出的功率, 即机械功率 P 机=P 入-P 热 =UI-I2R。
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迁移训练 1 下列关于电功 W 和电热 Q 的说法正确的 是( ) A.在任何电路中都有 W=UIt、Q=I2Rt, 且 W=Q B.在任何电路中都有 W=UIt、Q=I2Rt, 但 W 不一定等于 Q C.W=UIt、Q=I2Rt 均只有在纯电阻电路中才成立 D.W=UIt 在任何电路中都成立, Q=I2Rt 只在纯电阻电路中才成立 答案:B 解析:W=UIt、Q=I2Rt 适用于一切电路, 但在纯电阻电路中 W=Q, 在 非纯电阻电路中 W>Q, 选项 B 正确, 选项 A、C、D 错误。
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预习导引
一、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做功, 把电能转化为其他 形式的能。 ( 2) 表达式 W=UIt。
预习交流 1
电功的常用单位还有千瓦时, 说明其物理含义, 并计算 1 千瓦时等于 多少焦。 答案:1 千瓦时表示功率为 1 千瓦的用电器在 1 小时内所消耗的电 能。 1 kW· h=1 000 W× 3 600 s=3.6× 106 J。
预习交流 3
生活中电热的利用主要有哪些实例? 答案:电热水器、电饭锅、电烤箱、电焊等。
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一、电功和电热
活动与探究 探究电功和电热的关系 1.节能灯日益普及, 逐渐取代普通灯, 节能灯到底从哪 里节约能量呢? 答案:普通白炽灯泡的发光原理是灯丝通电后发光、 发热, 而转化成光能的是很少一部分能量, 大部分能量都 转化成了内能, 可见普通灯泡的发光效率极低。而节能灯 利用灯管内的气体放电产生的射线激发灯管内壁上的荧 光粉发光, 转化成内能的是很少一部分, 可见发光效率高, 起到了节能的作用。
Q P= t I2 Rt 2 =I R。 t
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迁移与应用 例题微型吸尘器的直流电动机的内阻一定, 为 1 Ω, 当加在 它两端的电压为 2.0 V 时, 电流为 0.8 A, 且能正常工作。求: ( 1) 它的额定输入功率多大? ( 2) 工作时由导线发热损失的功率多大? ( 3) 它的最大输出功率多大? 解析:电动机正常工作时是非纯电阻电路。 (1)额定输入功率 P 额=UI=2.0× 0.8 W=1.6 W (2)电动机热功率 P 热=I2R=0.82× 1 W=0.64 W (3)根据能量的转化与守恒, 电动机的最大输出功率 P 出=P 额-P 热 =0.96 W。 答案:( 1) 1.6 W ( 2) 0.64 W ( 3) 0.96 W