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1、第二章第二章 恒定电流恒定电流第五节第五节 焦耳定律焦耳定律人教版选修人教版选修3-1下营中学 陈昌海 2017年10月想想他们有什么共同点？想想他们有什么共同点？提问：在静电学中，我们怎样计提问：在静电学中，我们怎样计 算电场力做功？算电场力做功？定义途径；定义途径；利用电势差求电功利用电势差求电功WAB=qUAB 从能量转化的角度总结电路从能量转化的角度总结电路的某些规律的某些规律 探讨几个用电器的能量转化情况探讨几个用电器的能量转化情况a、电流流过电炉、电流流过电炉b、电流流过电解槽、电流流过电解槽c、电流流过电风扇、电流流过电风扇电能转化为热能。电能转化为热能。电能转化为化学能和热能电
2、能转化为化学能和热能 电能转化为机械能和热能电能转化为机械能和热能 一、电功和电功率如图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的电荷量则电场力做功即：思考问题：以上的推导和结论与电思考问题：以上的推导和结论与电路的性质（如：前面路的性质（如：前面a、b、c三种三种电路）有没有关系？电路）有没有关系？结论：没有关系！结论：没有关系！电流做功的实质电流做功的实质:电场力推动电荷做功电场力推动电荷做功 电能转化为其它形式的能。电能转化为其它形式的能。1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是电功：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，简称为电功通常
3、所说的电流所做的功，简称为电功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 三者的乘积在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kWh）.1kWh3.6106J2电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率（）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（）电功率表示电流做功的快慢（）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）1kW103W106mW额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，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
4、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 用电路29吋彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）15030080010015080012004060 P P P P额额额额是个定值，是个定值，是个定值，是个定值，P P P P实实实实是个变值。是个变值。是个变值。是个变值。P P P P额额额额P P P P实。实。实。实。三、焦耳定律（实验定律）三、焦耳定律（实验定律）1 1、内容：、内容：、内容：、内容：2 2、定义式：、定义式：、定义式：、定义式：Q QI I2 2RtRt3、适用于一切电路适用于一切电路（纯电阻电路、非纯电阻电路）
5、中电热的计算。（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的计算。非纯电阻电路和纯电阻电路？非纯电阻电路和纯电阻电路？电能全部转化为内能如电能全部转化为内能如白炽电灯、电炉、电热毯等白炽电灯、电炉、电热毯等只有部分电能转化为内能。只有部分电能转化为内能。电路中含用电动机、电解槽等。电路中含用电动机、电解槽等。电功率和热功率电功率和热功率 将将a类电路用能量守恒的关系写出完类电路用能量守恒的关系写出完整的方程整的方程 写方程写方程化简化简得出欧姆定律得出欧姆定律对对b类和类和c类电路电路应用同样的关系，类电路电路应用同样的关系，还能得出欧姆定律吗？还能得出欧姆定律吗？不能。不能。可以看出，并不是所有的用电
6、元件都可以看出，并不是所有的用电元件都是适用欧姆定律的是适用欧姆定律的 2其他其他22非纯电阻电路非纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/RM非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能WW-QQUIt I2RtIU/R说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！指指某某段段电电路路在在某某段段时时间间内内消消耗耗的的全全部电能部电能!指转化为指转化为内能的那内能的那部分电能部分电能!纯电阻电路纯电阻电路:非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能电能电能 内能内能+其它形式
7、的能其它形式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R电功电功 =电热电热：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R电功率电功率=热功率热功率：P=P热热=UI =I2R =U2/RMWW-QQUIt I2RtIU/R电功：电功：W=UIt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=UI热功率：热功率：P热热=I2R电功电功等于等于电热电热电功电功大于大于电热电热电热电热1.1.电功电功WW 定义：定义：在一段电路中电场力所做的功在一段电路中电场力所做的功,也就是通常也就是通常 说的电流所做的功说的电流所做的功,简称电功简称电功.公式：公式：W=UW=UI It t 单位：单位：J J 2.2.电功率
8、电功率P P 定义：定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率单位时间内电流所做的功叫做电功率 公式：公式：P=W/t=UP=W/t=UI I 单位：单位：WWkWkWhkWh1kWh=3.61kWh=3.610106 6J J小结：电功和电功率、电热和热功率小结：电功和电功率、电热和热功率 3.3.焦耳定律焦耳定律 内内容容：电电流流通通过过某某导导体体，在在时时间间t t内内产产生生的的热热量量,跟跟电电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。公式：公式：Q=Q=I I2 2RtRt 公式：公式：P P热热=Q/t=Q/t=I I2 2R R 单位：单位：W
9、 kWW kW4.4.热功率：热功率：P P热热 导体在单位时间内发出的热量导体在单位时间内发出的热量电功与电热电功与电热 1 1、纯电阻电路：、纯电阻电路：、纯电阻电路：、纯电阻电路：WWUItUItI I2 2RtRtP PUIUII I2 2R RQ QI I2 2RtRtUItUItWW2 2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不再适用姆定律不再适用姆定律不再适用姆定律不再适用电功电功电功电功 WWUItIUItI2 2RtRt电功率电功率电
10、功率电功率 P PUIIUII2 2R R电热电热电热电热 Q QI I2 2RtUItRtUIt1、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（）AP BU 2/r CP 2r/U 2 DP P 2r/U 2 非纯电阻电路中计算非纯电阻电路中计算 电功率只能用电功率只能用P=UP=UI I，热功率只能用热功率只能用P P热热=I I2 2R R课堂训练课堂训练C2 2、某一用直流电动机提升重物的装置如图所、某一用直流电动机提升重物的装置如图所、某一用直流电动机提升重物的装置如图所、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示重物的质量示重
11、物的质量示重物的质量示重物的质量mm50kg50kg，电源电动势，电源电动势，电源电动势，电源电动势 110V110V不计内阻及各处的摩擦，当电动机以不计内阻及各处的摩擦，当电动机以不计内阻及各处的摩擦，当电动机以不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v v0.90m0.90ms s的恒定速度向上提升重物时，电路的恒定速度向上提升重物时，电路的恒定速度向上提升重物时，电路的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度中的电流强度中的电流强度中的电流强度I I5A5A，由此可知电动机线圈的，由此可知电动机线圈的，由此可知电动机线圈的，由此可知电动机线圈的电阻电阻电阻电阻 R R 。答案：答案：4典型例题典
12、型例题例例2 2、把标有、把标有“220V100W220V100W”的灯泡接到的灯泡接到220V220V的电的电路中，通过灯丝的电流路中，通过灯丝的电流I I和实际功率各有多大？若和实际功率各有多大？若接到接到110V110V的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）阻不变。）解解：灯泡的电阻：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100=484 （1）灯泡接）灯泡接220V时，通过灯丝的电流时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率实际功率P=UI=220220/484W=100W （2）灯泡接）灯泡接110V时，通过灯丝的电流时，
13、通过灯丝的电流 I/=U/R=110/484A=0.23A 实际功率实际功率P/=U/I/=110110/484W=25W 例例例例3 3、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，调节变阻器，使电灯都正常发光若两电路消耗的总调节变阻器，使电灯都正常发光若两电路消耗的总调节变阻器，使电灯都正常发光若两电路消耗的总调节变阻器，使电灯都正常发光若两电路消耗的总功率分别为功率分别为功率分别为功率分别为P P1 1、P P2 2，两个变阻器，两个变阻器，两个变阻器
14、，两个变阻器R R1 1、R R2 2消耗的电功率消耗的电功率消耗的电功率消耗的电功率分别为分别为分别为分别为P P1 1、P P2 2，则可以判定，则可以判定，则可以判定，则可以判定 ()()(A)(A)P P1 12 2P P2 2 (B)(B)P P1 1P P2 2(C)(C)P P1 1 2 2P P2 2 (D)(D)P P1 1 2 2P P2 2 答案：答案：AD例4、一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为（）AU4V BU=8VCE16J DE=32Jn答案：答案：BD例例5
15、、有一个直流电动机，把它接入、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是工作，工作电流是1A。求：。求：（1）电动机正常工作时的输出功率。）电动机正常工作时的输出功率。（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）转子不转动时为纯电阻用电器）n答案：答案：1.5
16、W，8W 例例6、如图所示的电路中，电源电动势、如图所示的电路中，电源电动势6V，内阻，内阻r1，M为一直流玩具电动机，其为一直流玩具电动机，其电枢电阻电枢电阻R1=2，限流电阻，限流电阻R2=3，电压表，电压表示数为示数为3.6V，求玩具电动机得到的电功率，求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率和转化为机械能的功率答案：答案：2.16W，1.44W例例例例7 7、已知、已知、已知、已知R R1 1、R R2 2都标有都标有都标有都标有4W 1004W 100字样，而字样，而字样，而字样，而R R3 3标标标标有有有有1W 1001W 100字样按图中所示的电路连接，则字样按图中所示的电
17、路连接，则字样按图中所示的电路连接，则字样按图中所示的电路连接，则A A、B B间允许消耗的最大电功率为间允许消耗的最大电功率为间允许消耗的最大电功率为间允许消耗的最大电功率为 WW答案：答案：1.5W探究实验：给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各 1 只、导线若干。请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。运运行情况行情况物理物理量量卡卡 住住 电电 压压 U U（V V）电流电流I I （A A）电电 阻阻 R R（）总功率总功率 电功率电功率（UIUI）（WW）热功率热功率 I I2 2R R（WW）机械功率机械功率 UI-IUI-I2
18、2R R （WW）转转 动动30.1300.30.303 0.0830 0.24 0.192 0.048 电能电能 内能内能卡住：卡住：运转：运转：M电能电能 机械能机械能+内能内能小结：小结：1 1 1 1、公式、公式、公式、公式W=UItW=UItW=UItW=UIt和和和和P=UIP=UIP=UIP=UI是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的全部电功和电功率。而全部电功和电
19、功率。而全部电功和电功率。而全部电功和电功率。而W=IW=IW=IW=I2 2 2 2Rt=URt=URt=URt=U2 2 2 2t/Rt/Rt/Rt/R和和和和P=IP=IP=IP=I2 2 2 2R=UR=UR=UR=U2 2 2 2/R/R/R/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导则是前面两公式与欧姆定律结合而导则是前面两公式与欧姆定律结合而导则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。2 2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。