2.5 焦耳定律 课件 -河南省驻马店高级中学2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-1

制作者：河南驻马店高级中学 李阳 学习目标： 1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。 2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 3、知道电功率和热功率的区别和联系。 重、难点： 1、电功、电功率、电热功率的概念、公式；焦耳定律。电功率 2、热功率的区别和联系。 2.5 焦耳定律 选修3-1 第二章 恒定电流 。 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面的电荷量　　　 则电场力做功　　　　　　 1.电功： (1)定义：在一段电路中电场力对电荷所做的功.(电流所做的功) (2)表达式： 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． (3)单位：焦耳，符号为 J. 　1kW·h＝3.6×106 J （3）表达式： （4）单位：SI制中，名称：瓦，符号：W 2.电功率： （1）物理意义：表示电流做功的快慢 （2）定义：单位时间内电流所做的功 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． 　1kW＝1000W ３．额定功率和实际功率： （1）额定功率：用电器铭牌上所标称的功率 （2）实际功率：用电器在实际电压下工作的功率 用电器只有在额定电压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 用电器 29吋彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯 额定电压（V） 220 220 220 220 220 额定功率（W） ～150 300～800 1000～1500 800～1200 40～60 2．焦耳定律： (1)内容：电流通过导体时产生的热量Q 等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 ． (2)表达式： (3)焦耳定律的微观解释 电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高． (4)实质：电流的热效应是电能通过电流做功转化为内能． 二、电热和热功率 1．电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程． ３．热功率： （1）定义：单位时间内电流通过导体发热的功率． （2）表达式： 热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积． 4．纯电阻电路和非纯电阻电路： 比较项目 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 只含有电阻的电路 除电阻外还有其它用电器 能量转化 电能全部转化为内能 电能部分转化为内能 欧姆定律 遵循 不遵循 量的关系 UIt=I2Rt;U=IR UIt=E其它+I2Rt;U>IR 元件举例 电阻、电炉、电烙铁、白炽灯 工作中的电动机、电解槽 　　对纯电阻电路，电功率等于热功率； 　　对非纯电阻电路，电功率等于热功率与其他功率之和． 例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的能的过程 C．电流做功消耗的能量，由电源来供给 D．电功就是电能 例2.一根电阻丝，通过2 C电荷量所消耗的电能是8 J．若在相同的时间内通过4 C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是(　　) A．4 V　16 J　　　　　 B．8 V　16 J C．4 V　32 J D．8 V　32 J 点评：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. 例3.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，则电动机线圈消耗的热功率为（ ） 　A．P 　 B．U2/r 　　 C．P2r/U2 D．P-P2r/U2 例4.一台电动机的线圈电阻为0.5 Ω，正常工作时通过的电流为20 A，在10 s内转化的机械能为4.2×104 J，求加在电动机两端的电压为多少？ 例5.有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V, 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端， 灯泡正常发光，则(　　) A．灯泡消耗的电功率为60 W B．灯泡的发热功率为60 W C．电解槽消耗的电功率为60 W D．电解槽的发热功率为60 W $