2.8 焦耳定律 电路中的能量转化 课件-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

焦耳定律 电路中的能量转化 思考：以下电器在工作时，是将什么能转化为什么能？ 电炉 电动机 蓄电池充电 电能转化为热能 电能转化为机械能 电能转化为化学能 功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程 纯电阻 电热毯 热水器 烤箱 电烙铁 白炽灯 (电能只转化为内能) 非纯电阻 电风扇 电吹风 破壁机 无人机 电脑 那么电能转化为其他形式的能量是通过什么方式实现的呢？ (电能只有一部分转化为内能) 电功和电功率 PART 01 电能转化为其它形式的能，是通过 电流做功来实现的。 初中时，我们知道 电动机通电时把电能转化为机械能； 电热水壶通电时，电能转化为内能； 手机电池充电把电能转化成化学能； 温故知新 01 U I + - E 思考2：这相当在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。 在这个过程中，电场力做了多少功？ q=It 思考1：在时间t通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？ W=qU=UIt 思考3：该公式用语言如何表述？ 想一想 思考：如何计算电流做的功呢？ （1）定义：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。(在一段电 路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功。) （2）定义式：W＝UIt 适用于任何电路 适用于纯电阻电路 电功 02 （3）国际制单位：焦耳，简称焦，符号是 J。 常用单位：千瓦时，俗称“度”，符号是 kW·h。 1 kW·h = 1000 W×3600 s = 3.6×106 J （4）实质：恒定电场对自由电荷的静电力做功 （5）意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。 不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？ （1）定义：单位时间内电流所做的功 （2）表达式： （3）标量, 单位换算： W (1kW=103W) （4）测量方法：电压表和电流表 比值定义法 适用一切电路 电功率 03 常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）。 描述电流做功的快慢 （5）用电器的额定功率和实际功率 ①额定功率：用电器长期正常工作时的_________，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率。（用电器铭牌上所标称的功率是额定功率） ②实际功率：用电器________时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。 最大功率 实际工作 【例题1】一根电阻丝在t时间内通过2C 的电量时，消耗电能是8J。若在t时间内通过该电阻丝4C的电量时，该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在t时间内消耗的电能E分别为（ ） A．U=4V B．U=8V C．E=16J D．E=32J 解析： 根据W=qU，又因为W=E有： U′=2U=2×4V=8V E=q′U′=4C×8V=32J 根据W=qU=E， U ====4V， 又因为I= ，可知 I′=2I ，又由欧姆定律U=IR得出： BD 【例题2】把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　) A．P甲＝P乙　　 B．P甲＝3P乙 C．P乙＝3P甲 D．P乙＞3P甲 甲 乙 B 焦耳定律 PART 02 1、用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？ 电流产生的热与电阻有关 交流讨论 2、忽略能量损失，用电炉烧水时，电能是如何转化的？ 电能全部转化为导体的内能； 电流在这段电路中做的功 W 等于这段电路产生的热量 Q，即W＝Q 守恒思想 3、由电功的公式、欧姆定律和W＝Q，推导热量、电流和时间的关系式。 W=UIt U=IR 4、由电功率的公式、欧姆定律和W＝Q，推导热功率的表达式。 这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律。 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导 体的电阻及通电时间成正比。 焦耳定律 01 【电热（Q）】 (2)表达式：Q＝I2Rt 适用于任何电路 (3)变形式： 适用于纯电阻电路 实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能。 ★电流热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做 电流的热效应。 电流通过导体发热的功率． 热功率也是电能转化为内能的功率. (1)定义： (2)表达式： （适用于任何电路) 热功率 02 变形式：P=UI 适