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1、人教版高中物理选修3-1 焦耳定律(课件)限流式限流式限流式限流式 分压式分压式分压式分压式 优点优点优点优点 电路电路电路电路 选择依据选择依据选择依据选择依据 简便，功率小简便，功率小简便，功率小简便，功率小R Rx x R R Rf f用电器是用电来工作的器具，它们用电器是用电来工作的器具，它们共同的特点共同的特点共同的特点共同的特点是要是要消耗电能消耗电能消耗电能消耗电能，靠电流做功来工作。，靠电流做功来工作。功能多样的用电器功能多样的用电器电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他
2、形式的能量。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。将下列对象连线将下列对象连线学科网学科网 电风扇电能转化为磁场能电风扇电能转化为磁场能蓄电池电能转化为机械能蓄电池电能转化为机械能电炉电能转化为化学能电炉电能转化为化学能电磁铁电能转化为热能电磁铁电能转化为热能（2 2）电功定义：）电功定义：）电功定义：）电功定义：电场力做功：电场力做功：电场力做功：电场力做功：W=_W=_ qUqU 电荷量：电荷量：电荷量：电荷量：q=q=_ _I tI t所以所以 W=UIt（3 3）电功单位：）电功单位：）电功单位：）电功单位：焦耳（焦耳（焦耳（焦耳（J J）千瓦千瓦千瓦千瓦 时（时（时（时（
3、kWkWhh）1kWh1kWh3.6103.6106 6J J在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功.问题与练习问题与练习问题与练习问题与练习例例1、一根电阻丝在通过、一根电阻丝在通过 2C 的电量的电量时，消耗电能是时，消耗电能是8J。若在相同时间。若在相同时间内通过内通过4C的电量，则该电阻丝两端的电量，则该电阻丝两端所加电压所加电压U和该电阻丝在这段时间和该电阻丝在这段时间内消耗的电能内消耗的电能E分别为分别为（）AU4V BU=8V CE16J DE=32JBD2 2电功率电功率电功率电功率（1 1）定义：）定义：）定义：）定义：单位时
4、间内电流所做的功单位时间内电流所做的功单位时间内电流所做的功单位时间内电流所做的功（2 2）表达式：）表达式：）表达式：）表达式：P P=WWt t=UIUI（3 3）单位：）单位：）单位：）单位：瓦特（瓦特（瓦特（瓦特（WW）（4 4）电功率的测量：）电功率的测量：）电功率的测量：）电功率的测量：伏安法伏安法伏安法伏安法（5 5）几个名词：）几个名词：）几个名词：）几个名词：额定功率额定功率额定功率额定功率额定功率额定功率用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工
5、作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）实际电压实际电压实际电压实际电压实际电压实际电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压实际功率实际功率实际功率实际功率实际功率实际功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压
6、下的功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率实际功率与额定功率的关系实际功率与额定功率的关系实实际际电电压压大于等于小于额额定定电电压压实实际际功功率率大于等于小于额额定定功功率率影响寿命影响寿命正常工作正常工作不能正不能正常工作常工作额定电压额定电压额定电压额定电压额定电压额定电压3 3电功与电功率的比较电功与电功率的比较电功与电功率的比较电功与电功率的比较电功电功电功率电功率概念概念意义意义公式公式单位单位测量测量 联系联系电流在单位时间内所做的功电流在单位时间内所做的功电流在单位时间内所做的功电流在单位时间内所做的功电流在单位时
7、间内所做的功电流在单位时间内所做的功电流做功多少电流做功多少电流做功多少电流做功多少电流做功多少电流做功多少电流做功快慢电流做功快慢电流做功快慢电流做功快慢电流做功快慢电流做功快慢WWW=UItUItUItP=UIP=UIP=UI焦耳焦耳焦耳焦耳焦耳焦耳 千瓦时千瓦时千瓦时千瓦时千瓦时千瓦时瓦特瓦特瓦特瓦特瓦特瓦特 千瓦千瓦千瓦千瓦千瓦千瓦用电能表直接测量用电能表直接测量用电能表直接测量用电能表直接测量用电能表直接测量用电能表直接测量用伏安法间接测量用伏安法间接测量用伏安法间接测量用伏安法间接测量用伏安法间接测量用伏安法间接测量电流所做的功电流所做的功电流所做的功电流所做的功电流所做的功电流所
8、做的功W=P tW=P t问题与练习问题与练习问题与练习问题与练习例例例例2 2 下图所示的电路中，三电阻串联，其下图所示的电路中，三电阻串联，其下图所示的电路中，三电阻串联，其下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值阻值阻值阻值R R1 1=2=2，R R=3=3，R R=6=6，电路总，电路总，电路总，电路总电压为电压为电压为电压为U U，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为P P1 1、P P2 2、P P3 3，则，则，则，则 P P1 1：P P2 2：P P3 3等于等于等于等于()()A.2 A.2：3 3：6 6 B.6 B
9、.6：3 3：2 2 C.1 C.1：2 2：3 3 D.3 D.3：2 2：1 1R1R2R3A A例例3 把两个相同的电灯分别接成如图所示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功率分别为发光若两电路消耗的总功率分别为P1、P2，两个变阻器，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别消耗的电功率分别为为P1、P2，则可以判定，则可以判定 ()A.P12P2 B.P1P2 C.P12P2 D.P12P2ADAD例例4 已知已知R1、R2都标有都标有“4W 100”字样，而字样，而R3标有标有“1W 100”字字 样
10、按图中所示的电路连接，则样按图中所示的电路连接，则 A、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 _ W1.51.5例例5 如图网络式电路，每个电阻均为如图网络式电路，每个电阻均为 R=100。求：。求：(1)C、D间接入多大电阻，可使间接入多大电阻，可使A、B 间的总电阻与间的总电阻与“格子格子”数目无关？数目无关？(2)若该电路接上若该电路接上 220V的恒定电源，的恒定电源，则电源输出功率为多少？则电源输出功率为多少？R RR RB BR RR RR RR RR RR RR RR RR RC CD DA A=73.2=73.2(1)(1)r rCDCD =(=(-1)-1)R
11、R3 3 (2)834W(2)834W焦耳定律焦耳定律焦耳定律焦耳定律1 1电热电热电热电热（1）定义：）定义：电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量 在真空中，电场力对电荷做正功时，减少在真空中，电场力对电荷做正功时，减少在真空中，电场力对电荷做正功时，减少在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；的电势能转化为电荷的动能；的电势能转化为电荷的动能；的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中在金属导体中在金属导体中在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁在电场力作用下做加速运动
12、的自由电子频繁在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将使离子热运动加剧，将使离子热运动加剧，将使离子热运动加剧，将电能全部转化为内能电能全部转化为内能电能全部转化为内能电能全部转化为内能（2）影响电热的因素：）影响电热的因素：通电电流强度通电电流强度通电电流强度通电电流强度I I通电导体的电阻通电导体的电阻通电导体的电阻通电导体的电阻R R通电时间通电时间通电时间通电时间 t t（3）实验探究：）实验探究：（4）理论探
13、究：）理论探究：电能电能电能电能全部全部全部全部转化为内能：转化为内能：转化为内能：转化为内能：Q Q=_=_=_WWUItUIt欧姆定律：欧姆定律：欧姆定律：欧姆定律：U U=IRIR Q Q=I I2 2RtRt（5）焦耳定律：）焦耳定律：电电电电流流流流通通通通过过过过导导导导体体体体产产产产生生生生的的的的热热热热量量量量 Q Q 等等等等于于于于电电电电流流流流 I I 的的的的二二二二次次次次方方方方、导导导导体体体体的的的的电电电电阻阻阻阻 R R 和和和和通通通通电时间电时间电时间电时间 t t 三者的乘积三者的乘积三者的乘积三者的乘积 2 2电热功率电热功率电热功率电热功率（
14、1 1 1 1）定义）定义）定义）定义:单位时间内的发热量单位时间内的发热量单位时间内的发热量单位时间内的发热量.（2 2 2 2）公式）公式）公式）公式:=I2RP P=Q Qt t热功率热功率热功率热功率P P等于通电导体中电流等于通电导体中电流等于通电导体中电流等于通电导体中电流 I I 的的的的二次方与导体电阻二次方与导体电阻二次方与导体电阻二次方与导体电阻R R 的乘积的乘积的乘积的乘积（3 3）单位：瓦单位：瓦单位：瓦单位：瓦(W)W)千瓦千瓦千瓦千瓦(kW)kW)2 2电功（率）与电热（功率）比较电功（率）与电热（功率）比较电功（率）与电热（功率）比较电功（率）与电热（功率）比较
15、MMR R纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路 非纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路电能电能电能电能 内能内能内能内能 Q Q W=UItUItI I2 2RtRt电能电能电能电能内能内能内能内能 +机械机械机械机械能能能能 Q+EQ+E其它其它其它其它 W=UItUItI I2 2Rt Rt+E E其它其它其它其它问题与练习问题与练习问题与练习问题与练习例例例例6 6 某一电动机，当电压某一电动机，当电压某一电动机，当电压某一电动机，当电压U U1 1=10V=10V时带时带时带时带 不动负载，因此不转动，这时电不动负载，因此不转动，这时电不动负载，因此不转动，这时电不动负载
16、，因此不转动，这时电 流为流为流为流为I I1 1=2A=2A。当电压为。当电压为。当电压为。当电压为U U2 2=36V=36V时时时时 能带动负载正常运转，这时电流能带动负载正常运转，这时电流能带动负载正常运转，这时电流能带动负载正常运转，这时电流 为为为为I I2 2=1A=1A。求这时电动机的机械功。求这时电动机的机械功。求这时电动机的机械功。求这时电动机的机械功 率是多大？率是多大？率是多大？率是多大？机械功率机械功率机械功率机械功率P P=31W=31W例例例例7 7 微型吸尘器的直流电动机内阻一微型吸尘器的直流电动机内阻一微型吸尘器的直流电动机内阻一微型吸尘器的直流电动机内阻一
17、定，当加上定，当加上定，当加上定，当加上0.3V0.3V的电压时，通过的电压时，通过的电压时，通过的电压时，通过 的电流为的电流为的电流为的电流为0.3A0.3A，此时电动机不转，此时电动机不转，此时电动机不转，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为当加在电动机两端的电压为当加在电动机两端的电压为当加在电动机两端的电压为2.0V2.0V 时，电流为时，电流为时，电流为时，电流为0.8A0.8A，这时电动机正，这时电动机正，这时电动机正，这时电动机正 常工作，则吸尘器的效率为多少？常工作，则吸尘器的效率为多少？常工作，则吸尘器的效率为多少？常工作，则吸尘器的效率为多少？=60=60例例例例8
18、8 某一用直流电动机提升重物的装某一用直流电动机提升重物的装某一用直流电动机提升重物的装某一用直流电动机提升重物的装 置如图所示重物的质量置如图所示重物的质量置如图所示重物的质量置如图所示重物的质量 mm =50kg 50kg，电源电动势，电源电动势，电源电动势，电源电动势E E110V110V不不不不 计内阻及各处的摩擦，当电动机计内阻及各处的摩擦，当电动机计内阻及各处的摩擦，当电动机计内阻及各处的摩擦，当电动机 以以以以v v=0.90m/s=0.90m/s的恒定速度向上提的恒定速度向上提的恒定速度向上提的恒定速度向上提 升重物时，电路中的电流强度升重物时，电路中的电流强度升重物时，电路中
19、的电流强度升重物时，电路中的电流强度I I=5A 5A，由此可知电动机线圈的电阻，由此可知电动机线圈的电阻，由此可知电动机线圈的电阻，由此可知电动机线圈的电阻 R R=。4 4例例例例 9 9 使用功率为使用功率为使用功率为使用功率为 2kW 2kW 的加热装置把的加热装置把的加热装置把的加热装置把 2 kg 2 kg 的水从的水从的水从的水从 20 200 0C C加热到加热到加热到加热到1001000 0C C，用了用了用了用了 10 min 10 min。已知水的比热容。已知水的比热容。已知水的比热容。已知水的比热容 C C =4.2 =4.210103 3J/(kgJ/(kg 0 0C
20、)C)，这个装置的这个装置的这个装置的这个装置的 效率是多大？效率是多大？效率是多大？效率是多大？V V例例例例10 10 用下列器材测量小电动机输出用下列器材测量小电动机输出用下列器材测量小电动机输出用下列器材测量小电动机输出功率：电压表、电流表、滑动变阻器、功率：电压表、电流表、滑动变阻器、功率：电压表、电流表、滑动变阻器、功率：电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关和导线等。电源、开关和导线等。电源、开关和导线等。电源、开关和导线等。（1 1）在图中画出你在图中画出你在图中画出你在图中画出你设计的电路图。已知设计的电路图。已知设计的电路图。已知设计的电路图。已知电动机内阻与电流表电动机内
21、阻与电流表电动机内阻与电流表电动机内阻与电流表内阻相同，滑动变阻内阻相同，滑动变阻内阻相同，滑动变阻内阻相同，滑动变阻器限流作用不大。器限流作用不大。器限流作用不大。器限流作用不大。MMA A（2）若闭合开关后，调节滑动变阻）若闭合开关后，调节滑动变阻器，电动机未转，电压表、电流表器，电动机未转，电压表、电流表读数分别为读数分别为U1、I1；又调节滑动变阻；又调节滑动变阻器，电动机转动后，电压表、电流器，电动机转动后，电压表、电流表读数分别为表读数分别为U2、I2；此时电动机输；此时电动机输出功率为多少？出功率为多少？P P=I I2 2U U2 2-I I1 1 I I2 22 2U U1 1