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1、焦耳定律 1.电功和电功率(1)定义:电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功。(2)实质:能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他形式能。上章里学过电场力对电荷的功,若电荷M在电场力作用下从A搬至B.AB两点间电势差为 则电场力做功W=MVO AEAE对于段导体而言,两端电势差为U,把电荷耳从端搬至另 端,电场力的功W=MC在导体中形成电流,且萨Ir,(在时间间隔r内搬运的电量为屮则通 过导体藏而电量为屮I=q/r),所以W=MU=ItUo这就是电路中电场力做功即电功的衣达式。(3)表达式:W=lCt(适用于所有电路)说明:衣达式的物理意义:
2、电流在段电路上的功,跟这段电路两端电压、电路中电流和通 电时间成正比。适用条件:I、U不随时间变化一一恒定电流。(4)单位:电流单位用安培(A),电压单位用伏(V),时间单位用秒(s),则电功的单位是焦 耳(J)。1KW.h=3.6x10A6j(5)电功率 袤这或,p=物理意义:段电路上功率,跟这段电路两端电压和电路中电流成正比。此公式适用于所有点 路。单位:功的单位用焦耳(J),时间单位用秒(s),功率单位为瓦特(W)。1W=1J/S 这里应强调说明:推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的衣达式对任 何电压、电流不随时间变化的电路都适用。所以在这里瞬时功率和平均功率相等。
3、额定功率:用 电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个血压下消耗的功率称额定功率。般说来,用电器电压不能超过额定电压,但电压低于额定电压时,用电器功率不是额定功率,而是实际功率。实际功率P=1U,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。再 者,这里W=lVc是电场力做功,是消耗的总电能,也是电能所转化的其他形式能虽的总和。电流在通过导体时,导体妥发热,电能转化为内能。这就是电流的热效应,那么如果想求出转化 的内能得多少,学习焦耳定律就可以求出了。英国物理学家焦耳,经过长期实验研丸后提出焦耳 定律。2焦耳定律 (1)纯电阻和非纯电阻电路 纯电阻电路:W二Q 如白炽灯、电炉 非纯电阻
4、电路:W二Q+W 如电动机、电解槽JIH.2RC(适用于所有电路)Q=I2()焦耳定 郝农达式:)简单介绍产生焦耳热的原因:3(.金属中自由电了在电场力作用下定向移动,由于电场做功,电了动能增加,但不断地与晶格(原(核点阵)碰撞,不断把能虽传给晶格,使晶格中各粒/在平衡位置附近的热运动加剧,从而温 度升高。3.热功率(1)定义:点位时间内的发热量 22Rr对所有电路中电阻的生热都适用.所以热功率也适(电功)衣达式:P二Q/t二1Q=R(2用 于所有电路)4.应用(1)在纯电阻电路中的应用 Q=RJt-rBt=t K a U?P-UI-Ia-y 注盘:欧姆定W U=IR只适用于纯电阻电路(2)在
5、非纯电阻电路中的应用 W二Q+W其他 P二P+P儿他电 非纯电阻电路中的电功和电功率(以含电动机电路为 例)非纯电阻电路中,电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例,电动机电路如图所示,电动机两端电压为U,通过电动机电流为I,电动机线圈电阻为R,则电流做功或电2Rr,电动 机线圈电阻生热Q=l,电动机还对外做功,把电能转动机消耗的总电能为W=Ud)2Rt,W是电 动机输出的机械能。化为机械能,Q=Wt-l 0 这是个非纯电阻电路,可满足U=R,且W0,则有U1R。00考虑每秒钟内能量转化 关系,即功率,只要令上述各式中r=ls即可,可得总功率P=IL总22R。,即=P+PP=1U=J,三者关系是=1电热功率P,输出功率RPP出热出0总热出 复习巩固 匸某用戊流电动机捉升重物的装置如上图所示,重物质量m=50kg,电源捉供恒定电压U=110V.不计各处摩擦,当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上捉升重物时,电路中电流2)。(4Q)(,求电动机线圈电阻l=5ARg=10m/s 卡号特此协议作为情况说明甲方情乙丙时情间年月卡号曰?乙?时情?情?明月?情?为情?情?曰?情?年月?甲?情?曰?情?情?明月?情况情月?情月?情?情况曰?情?情况说情乙特?乙卡号明?情?曰?情?情况?情?情?曰丙时情?情间曰情?情?曰?情间年月?情情?情?情?乙?卡号?月?说?月?