高中物理--焦耳定律讲课讲稿

1、高中物理-焦耳定律“当骑电动车上当骑电动车上八达岭八达岭”时电瓶时电瓶为什么会容易毁为什么会容易毁坏坏? 电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转化为化学能转化为机械能；电池充电时，电能转化为化学能. .电能转电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程. .一、电功一、电功1.1.定义：电场力定义：电场力( (或电流或电流) )所做的功所做的功. .电功是电能转化为其他形式的能的量度电功是电能转化为其他形式的能的量度. . 功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电

2、能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转化为其他形式的能. . 电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电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场力做功. .电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加形式的能增加. .电场力做功：电场力做功：W=qUW=qU 一段电路两端的电压为一段电路两端的电压为U U，通过的电流为通过的电流为I I，则在时间则在时间t t内通过这段电路任一横截面的电荷量内通过这段电路任一横截面的电荷量q=Itq=ItW=UItW=UIt电荷量：电荷量：q=Itq=It电流在一

3、段电路中所做的功电流在一段电路中所做的功W W等于这段电路中的电流等于这段电路中的电流I I、这段电路两端的电压这段电路两端的电压U U、通电时间、通电时间t t三者的乘积三者的乘积. .3.3.单位：焦单位：焦( (J)J)、千瓦时、千瓦时( (kWh).kWh).1kWh3.6106 JW=UItW=UIt2.2.公式公式: : 电功普适公式电功普适公式1.1.定义：定义：单位时间内电流所做的功单位时间内电流所做的功. 表示电流做功的快慢表示电流做功的快慢 电流在一段电路上做功的功率电流在一段电路上做功的功率P P等于这段电路上的等于这段电路上的电流电流I I与这段电路两端的电压与这段电路

4、两端的电压U U的乘积的乘积3.3.单位：瓦单位：瓦( (W)W)、千瓦、千瓦( (kW)kW)1 kW103 W二、电功率二、电功率P =W/t=IU2.2.公式公式: : 电功率普适公式电功率普适公式几种常见家用电器的额定功率几种常见家用电器的额定功率 4.4.额定功率和实际功率额定功率和实际功率额定功率额定功率: :用电器在用电器在额定电压额定电压下工作的功率下工作的功率. . 实际功率实际功率: :用电器在用电器在实际电压实际电压下工作的功率下工作的功率. .用电器用电器2929寸寸彩电彩电电熨电熨斗斗电冰电冰箱箱微波炉微波炉台灯台灯额定电压额定电压（V V）2202202202202

5、20220220220220220额定功率额定功率（W W）10010015015030030080080010010015015080080012001200404060605.5.输入功率和输出功率输入功率和输出功率输入功率输入功率: :用电器输入端的电压与输入电流之积用电器输入端的电压与输入电流之积. .输出功率输出功率: :用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积. .电流的热效应电流的热效应 在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在转化为电荷的动能；在金属导体中金属导体中，在电场力作用下做，在

6、电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能全部转化为将电能全部转化为内能内能三、电热三、电热1.1.定义定义: :电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量. .电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢?2.2.公式公式: :(1)(1)推导：推导： 电能全部转化为内能：电能全部转化为内能： Q=W=IUt Q=W=IUt欧姆定律：欧姆定律：U=IRU=IRQ=IQ=I2 2 R tR t(2)(2)实验实验: :焦

7、耳定律探究焦耳定律探究热量与电流热量与电流焦耳定律的学习焦耳定律的学习Q=I2R t3.3.公式公式: : 电热普适公式电热普适公式焦耳定律：焦耳定律：电电流通过导体产生的流通过导体产生的热热量量Q Q等于电流等于电流I I的二次的二次方、方、导体的电阻导体的电阻R R和通电时间和通电时间t t三者的乘积三者的乘积焦耳定律适用于焦耳定律适用于: :纯电阻电路纯电阻电路, ,非纯电阻电路非纯电阻电路 纯电阻电路：纯电阻电路：只含有只含有电热元件（如白炽灯、电炉、电烙电热元件（如白炽灯、电炉、电烙铁及转子被卡住的电动机）铁及转子被卡住的电动机）的电路的电路. .非纯电阻电路：电路中含有正在转动的电

8、动机或正在发非纯电阻电路：电路中含有正在转动的电动机或正在发生化学反应的电解槽的电路生化学反应的电解槽的电路 4.4.单位：焦单位：焦( (J)J)、千瓦时、千瓦时( (kWh).kWh).焦耳定律焦耳定律说明：说明： 转子被卡住的电动机也是纯电阻器件，满足欧姆定律转子被卡住的电动机也是纯电阻器件，满足欧姆定律.1.1.定义定义: :单位时间内的发热量单位时间内的发热量. .四、热功率四、热功率P=Q /t=I2R2.2.公式公式: :3.3.单位：瓦单位：瓦( (W)W)、千瓦千瓦( (kW)kW) 热功率普适公式热功率普适公式热功率热功率P P等于通电导体中电流等于通电导体中电流I I的二

9、次方与导体电阻的二次方与导体电阻R R的的乘积乘积纯电阻电路纯电阻电路: 电能电能 内能内能 QI2Rt WIUt=I=U/RM非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其他形式的能其他形式的能WW其其QIUt I2RtIU/R指某段电路指某段电路在某段时间在某段时间内消耗的全内消耗的全部电能部电能! R欧姆定律不适欧姆定律不适用于非纯电阻用于非纯电阻电路！电路！指转化为内指转化为内能的那部分能的那部分电能电能!纯电阻电路纯电阻电路: 非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能电能电能 内能内能+其他形式的能其他形式的能 QI2Rt WIUt=I=U/R电功电功 = 电热电热:W= IU

10、t = =I2RtU2t/R电功率电功率=热功率热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热热 WW 其其QIUt I2RtIU/R电功：电功：W= IUt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P = IU热功率：热功率：P热热=I2RRM=Q2P I R2UPRPUIWPtCDCD1.1.计算任何用电器的电功率都适用的公式是计算任何用电器的电功率都适用的公式是( ( ) ) R1R2R3 在串联电路中，功在串联电路中，功率跟电阻成正比率跟电阻成正比.A A2.2.如如图所示的电路中，三电阻串联，其阻值图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R R1 1=2=2，R R2 2=3=3，

11、R R3 3=6=6，电路总电压为，电路总电压为U U，各电阻消耗的功率分，各电阻消耗的功率分别为别为P P1 1.P.P2 2.P.P3 3，则，则 P P1 1P P2 2P P3 3 等于等于( )( )A.2A.23 36 6B.6B.63 32 2 C.1C.12 23 3D.3D.32 21 13.3.如如图所示的电路中，三电阻并联，其阻值图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R R1 1=2=2，R R2 2=3=3，R R3 3=6=6，电路总电压为，电路总电压为U U，各电阻消耗的功率，各电阻消耗的功率分别为分别为P P1 1.P.P2 2.P.P3 3，则，则 P P1 1P

12、P2 2P P3 3 等于等于( )( )A.2A.23 36 6B.6B.63 32 2 C.1C.12 23 3D.3D.32 21 1 在并联电路中，在并联电路中，功率跟电阻成反比功率跟电阻成反比.D DR R2 24.4.如图，已知如图，已知R R1 1=6=6，R R2 2=3=3，R R3 3=4=4，则接入电路后这，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为三只电阻的实际功率之比为_._.126126B B A B C D5.5.如图所示，两只灯泡如图所示，两只灯泡L L1 1、L L2 2分别标有分别标有“110 V“110 V，60 W”60 W”和和“110 V“110 V，1

13、00 W”100 W”字样，另外有一只滑动变阻器字样，另外有一只滑动变阻器R R，将它们，将它们连接后接入连接后接入220 V220 V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路 （ ）L2L1L2L1L1L1L2L26.6.加在某台电动机上的电压是加在某台电动机上的电压是U U，电动机消耗的电功率，电动机消耗的电功率为为P P，电动机线圈的电阻为，电动机线圈的电阻为r r，则电动机线圈上消耗的热，则电动机线圈上消耗的热功率为功率为( )( )A AP P B BU U2 2/

14、r/rC CP P2 2r/Ur/U2 2 D DP-PP-P2 2r/Ur/U2 2C C7.7.一个电动机，线圈电阻是一个电动机，线圈电阻是0.4 0.4 ，当它两端所加的电压，当它两端所加的电压为为220 V220 V时，通过的电流是时，通过的电流是5 A.5 A.这台电动机每分钟所做的这台电动机每分钟所做的机械功有多少机械功有多少? ?解法一解法一: :电动机消耗的电功率电动机消耗的电功率P P电电. .电动机的发热功率电动机的发热功率P P热热. .转化转化为机械能的功率为机械能的功率P P机机. .三者之间遵从能量守恒定律三者之间遵从能量守恒定律: :P P电电P P热热+P+P机

15、机由焦耳定律由焦耳定律: :电动机的热功率为电动机的热功率为:P:P热热I I2 2R R消耗的电功率为消耗的电功率为:P:P电电IUIU因此电动机所做机械功的功率因此电动机所做机械功的功率: P: P机机P P电电P P热热IUIUI I2 2R R根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为: :W WP P机机t=(IUt=(IU一一I I2 2R)t=(5R)t=(5220-5220-52 20.4)0.4)60 J6.560 J6.510104 4 J J解法二解法二: :根据能量守恒定律得根据能量守恒定律得: : IUt = II

16、Ut = I2 2Rt +WRt +W故电动机每分钟所做的机械功为故电动机每分钟所做的机械功为: :W=(IU-IW=(IU-I2 2R)t=(5R)t=(5220-5220-52 20.4)0.4)60 J 60 J 6.5 6.510104 4 J J1.1.电功电功W W定义：公式：定义：公式：W=IUt W=IUt 单位：单位：J J、kWh kWh 1kWh=3.61kWh=3.610106 6 J J2.2.电功率电功率P P定义：公式：定义：公式：P=W/t=IUP=W/t=IU 单位：单位：W W、kW kW 对纯电阻电路对纯电阻电路: 电功电功=电热电热电功率电功率=热功率热功率对非纯电阻电路对非纯电阻电路: 电功电功电热电热电功率电功率热功率热功率3.3.电热电热Q Q定义：公式：定义：公式：Q=IQ=I2 2Rt Rt 单位：单位：J