5景泰二中焦耳定律1

2 5焦耳定律 景泰二中高二物理备课组肖涛 电热器一般主要由电阻构成 电热设备通电时 电能转化为内能而加热物体 这叫做电流的热效应 电炉 电暖器 电热毯 热得快 电动机通电时电能转化为机械能 蓄电池充电时 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的能的过程 就是电流做功的过程 电流做功的多少等于电能转化为其他形式的能的数量 一 电功和电功率 电功 电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功 静电力对电荷做功 自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移动 电荷的电势能减少 其他形式的能量增加 则电场力做功即 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的电荷量 q It 这是计算电功普遍适用的公式 1 电功 在一段电路中电场力所做的功 也就是通常所说的电流所做的功 简称为电功 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 在国际单位制中电功的单位是焦 J 常用单位有千瓦时 kW h 俗称 度 1kW h 3 6 106J 2 电功率 单位时间内电流所做的功 电流在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 电功率表示电流做功的快慢 单位 在国际单位制中是瓦 W 常用单位还有毫瓦 mW 千瓦 kW 1kW 103W 106mW 10 3MW 额定功率和实际功率 用电器铭牌上所标称的功率是额定功率 它是用电器正常工作时的最大功率 用电器在实际电压下工作的功率是实际功率 用电器只有在额定电压下工作的实际功率才等于额定功率 4 输入功率和输出功率 输入功率 用电器输入端的电压与输入电流之积 P UI 输出功率 用电器输出端的电压与输出电流之积 电流做功时 消耗的电能会转化为哪种形式的能量 要看电路中具有哪种类型的元件 电流通过白炽灯 电炉等电热元件做功时 电能全部转化为导体的内能 即 W Q UIt据欧姆定律U IR带入可得Q I2Rt这正是我们初中学习的焦耳定律 二 焦耳定律 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 焦耳定律适用于纯电阻电路 也适用于非纯电阻电路 纯电阻电路 只含有电阻的电路 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 非纯电阻电路 电路中含有电动机在转动或者有电解槽在发生化学反应的电路 1 热功率 单位时间内导体发热的多少叫做热功率 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 热功率是表示导体发热快慢的物理量 即 1 在纯电阻 电热器 电路中 电流通过用电器是以发热为目的 如电炉 电熨斗 电饭锅 电烙铁 白炽灯泡等 电流做功电能全部转化为热能 电功等于电热 即 电功W 电热Q 三 电功W与与电热Q的关系 应该是W W其它 I2Rt 2 在非纯电阻电路中 电流通过用电器是以转化为热能以外的其他形式的能为目的 发热不是目的 而是难以避免的热能损失 例如电动机 电解槽 给蓄电池充电 日光灯等 电流做功W UIt 电路消耗的电能大部分转化为其他形式的能 只有一小部分不可避免地转化为电热 因此电功不再等于电热 电功W UIt 电热Q I2Rt W Q W UIt Q I2Rt 小结 电功 电功率 热功率 焦耳热 5 串 并联电路的功率分配特点 串联电路 并联电路 由于P uI I2R故 P1 P2 P3 Pn R1 R2 R3 RnP总 P1 P2 P3 Pn 由于P UI U2 R 故 P1 P2 P3 Pn 1 R1 1 R2 1 R3 1 RnP总 P1 P2 P3 Pn 例题1 一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈的电阻相同 都为R 设通过它们的电流相同 电动机正常运转 则在相同时间内 A 电炉和电动机产生的电热相等B 电动机消耗的电功大于电炉消耗的电功C 电炉两端的电压小于电动机两端的电压D 电炉和电动机两端的电压相等 例题选讲 例题2 对计算任何用电器的功率都适用的公式是 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 则电动机线圈上消耗的热功率为 A PB U2 rC P2r U2D P P2r U2 例4 把标有 220V100W 的灯泡接到220V的电路中 通过灯丝的电流I和实际功率各有多大 若接到110V的电路中结果又怎样 假定灯丝的电阻不变 例题5 一台电动机 线圈电阻是0 4 当电动机两端加220V电压时 通过电动机的电流是5A 这台电动机每分钟所做的机械功是多少 例题6 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏 线圈的电阻为2欧 线圈中的电流为10安 若这台电动机正常工作1小时 求 1 消耗的电能W 2 产生的热量Q 3 电动机的机械效率 例题7 有一只风扇 额定电压为U 额定功率为P 电动机线圈的电阻为R 当它正常工作时 计算t时间内发出热量的方法中 正确的是A B PtC D 以上三种均正确 例题8 某一用直流电动机提升重物的装置如图