3.3 电功与电热 课件-2023-2024学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

3.3 电功与电热 学习目标 1、物理观念：掌握电功与电功率的概念，了解电热、热功率，能解释有关纯电阻电路和非纯电阻电路的问题。 2、科学思维：理解焦耳定律并会用Q＝I2Rt计算电热，能够对纯电阻电路和非纯电阻电路进行电功与电热的计算，提高解题能力。 3、科学探究：能从能量守恒的角度探究电路中的能量转化关系，学会与他人交流合作，提高实验探究能力。 现代生活随处可见用电设备和用电器，例如电灯、电视机、电热水壶、电动汽车等。你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？ 电流通过电水壶 电能→内能 电能转化为其它形式的能 途径 电流通过电动机 电能→ 机械能 电流通过蓄电池 电能→化学能 电流做功 4 电场力做功：W=qU=IUt　　 一段电路两端的电压为U，通过的电流为I， 则在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量： q=It （3）单位：焦(J) 、千瓦时(kW·h) 　1kW·h＝3.6×106J 1、电功 W=UIt （2）公式： （1）定义：电场力(或电流)所做的功。 电功普适公式 一、电功和电功率 ②从能的角度看，功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。 ①从力的角度看，电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。 （4）对电功的理解 某同学发现家里的电炖锅上有两个档位，分别是快炖和慢炖，这两个档位的本质区别是什么呢？ 区别：电流做功的快慢不同。 电功率不同 额定功率 和实际功率 8 定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢。 电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。 单位：瓦(W) 、千瓦(kW)。 1kW＝103W 2、电功率 公式： 电功率普适公式 P = =IU 例1、(多选)有一内阻为4.4Ω的直流电动机和一盏标有“110V，60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电源两端，灯泡正常发光，则(　　) A．直流电动机消耗的电功率为120 W B．直流电动机的发热功率为60 W C．直流电动机消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为120 W CD 【解析】“灯泡正常发光”说明灯泡的实际电压为110V，电流大小为：I＝A＝A，电动机两端的电压为110V，电动机消耗的电功率为：110 V×A＝60W，选项A错误，C正确；直流电动机的发热功率为：2×4.4 W＝1.3W，选项B错误；电路消耗的总功率为：×220W＝120W，选项D正确。 (2)公式：Q=I2Rt 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 、通电时间 t 的乘积。 1．焦耳定律 二、焦耳定律 焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。 (2)公式：P=I2R 2.热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率。 热功率等于通电导体中电流 的二次方与导体电阻的乘积。 电能 内能 Q W = I= 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能! R 1、纯电阻电路：只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件； IUt I2Rt 两种电路 14 电能 内能和其它形式的能 W W其+Q IUt I2Rt 说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！ ＞ 指转化为内能的那部分电能! M 非纯电阻电路：含有电动机、电解槽、电源等其他能量转换装置的电路，非纯电阻电路把电能转化为内能和其它形式的能。 I＜ 纯电阻电路： 非纯电阻电路： 电功 = 电热: W= IUt ==I2Rt=Q 电功率=热功率：P=IU==I2R=P热 电功：W= IUt 电热：Q=I2Rt 电功率：P = IU 热功率：P热=I2R 总结 16 电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。欧姆定律不适用于电动机的电路计算。 17 1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI 2．输出功率：电动机做有用功的功率； 3．热功率：电动机线圈上有电阻r，电流通过线圈时要发热； P热=I2r 4．功率关系：P总＝P出＋P热 5．电动机的效率： 电动机的相关计算： 18 例2、一个电动机，线圈电阻是0.4，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少? 【解析】由焦耳定律可知，电动机发热的功率为： P=I2R=52×0.4W=10W 电动机消耗的电功率为：P电=UI=220×5W=1100W 根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为： P机=P电-P热=1100W-10W=10