3.3电功与电热-2022-2023学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019必修第三册）

鲁科2019 第3节 电功与电热 高中物理必修三 第3章 制作：沈雄斌 授课：东山二中高二物理组 几种家用电器的能量转换 电能 机械能 光能 热能 新课导入 电功、电功率 一 1、电功 现象：灯亮一会儿后，小风车会转动起来。 原因：电路中的电能转化为灯泡的光能、内能，灯泡的部分内能通过空气转化为小风车的动能。 1、电功 电路中的电能转化为其他形式的能量是通过电流做功来实现的。电流做多少功，就有多少电能被转化。 功是能量转化的量度 电流是自由电荷的定向移动形成的 电场对电荷有力的作用 导体两端加上电压 导体内形成电场 电荷定向移动 形成电流 电流做的功实质是电场力对电荷做的功 ① 定义： 电场力对电荷做的功称为电功。 ② 1、电功 如果电路两电压为U，t时间内通过电路任一截面的电荷量是q，则 电功的大小： 电路中的电流： 电流在一段电路中做的功W等于这段电路两端的电压U，通过电路的电流I以及通电时间t的乘积。 表明： ③ 国际单位： 公式： 焦耳 符号：J。 当数值较大时也常用“千瓦•时”为单位，符号：kW •h 俗称：度 2、电功率 电流做功的快慢（或电能消耗的快慢）用电功率表示。 ① 定义： 符号： P ② 公式： 电流做的功与所用时间的比值称为电功率。 ③ 国际单位： 瓦特，简称：瓦 符号：W。 常用的单位：千瓦 符号：KW。 2、电功率 电气设备或家用电器的说明书或铭牌上一般都标有额定电压和额定功率。 用电器在额定电压时才可以长期稳定的工作。 用电器实际工作时的电压可能不等于额定电压。这种情况下的实际功率不等于额定功率。 从铭牌的标称可以估算用电器的电能消耗与工作时通过用电器的电流。 例：估算洗涤时、脱水时电路中的电流。假设洗涤用时10分钟，脱水用时5分钟，计算每次洗衣服耗电多少度？ 电流通过电气设备时，导体一般都会发热。这就是电流的热效应。 （1）电流的热效应： （2）焦耳定律： 电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻及通电时间成正比。 （3）焦耳定律表达式： （4）国际单位制： 焦耳 符号：J （5）热效应的微观解释： 导体中的电子在电场力作用下做定向运动时，会与金属离子不断碰撞，在碰撞过程中把一部分动能传递给离子，使离子的热运动加剧，导致导体发热。电流越大、电阻越大、碰撞就越频繁、剧烈，导体发热就越多。 焦耳定律 二 电路中和电功与电热是否会相等？ 纯电阻电路： 电路中只含电阻的电路。 如：电炉、白炽灯。 电流做的功与产生的电热相等 电能 全部转化 内能 非纯电阻电路： 电路中含有电动机、电解槽、电源等其他转换能量的装置的电路。 电能 内能 其它形式的能 如：机械能、化学能等 焦耳定律 二 某玩具的直流电动机线圈的电阻一定，在线圈两端加上0.3V的电压时，电流为0.3A,此时因电压过低，电动机不能转动。若在线圈两端施加2V的电压，电流为0.8A,此时电动机正常工作。当正常工作时，该电动机的输入电功率是多少？电动机的输出机械功率是多少？ 当电动机不转动时，消耗的电能全部转化为内能，可视为纯电阻电路，由欧姆定律可求得电动机线圈电阻；当电动机转动时，消耗的电能一部分转化为电动机因发热所具有的内能，另外一部分转化为电动机转动所具有的机械能。 分析 解 由结果可以看出，电源输入电动机的电能大部分转化为机械能，只有少部分转化为电热损耗了。在实际应用中，应当尽量减少电热损耗。如果电风扇接通后由于某种原因被卡住，导致扇叶不转动，可能会发生什么现象？ 讨论 如图3-18所示，一台直流电动机所加电压为110V,通过的电流为5A.若该电动机在10s内把一个质量为50kg的物体匀速提高了9m,求电动机的电功率和电动机线圈的电阻。（不计摩擦，取重力加速度g=10m/s2) 解 身边的电热 三 1、利用 电阻丝多是用电阻率较大的材料制成 在被焊接的金属表面通过电流，利用接触电阻产生热量得到适合焊接的高温，对接触面进行焊接。 插座与插头之间、电线的连接处如果接触不良。就会产生大电阻，容易发热，甚至迸发火发。 发热机、电动机、变压器等电气设备的绕组都用铜导线绕制而成，电流通过绕组时发热，如果散热为好，就会烧坏绕组的绝缘层，酿成事故； 2、防止 身边的电热 三 家用电器、如电视、显示器背部要开很多散热孔，计算机的CPU上要安装散热片及风扇等。 2、防止 作业 P77 3、4、5、6 $