第5节《焦耳定律》课件

1、. . . . . . 本节课是有关电路中能量问题的讨论，教学中可用类比本节课是有关电路中能量问题的讨论，教学中可用类比的方法向学生说明：电场力对自由电荷做功，电势能转化的方法向学生说明：电场力对自由电荷做功，电势能转化为动能，这相当于物体在真空中自由下落时，重力势能转为动能，这相当于物体在真空中自由下落时，重力势能转化卫生动能，并通过视频对灯泡工作功率进行演示，培养化卫生动能，并通过视频对灯泡工作功率进行演示，培养学生观察能力和利用实验分析和处理实际问题的能力。同学生观察能力和利用实验分析和处理实际问题的能力。同时在教学中还应对灯泡额定功率与额定电压的物理意义，时在教学中还应对灯泡额定功率与

2、额定电压的物理意义，额定功率与实际功率的区别进行说明，突出能量守恒思想额定功率与实际功率的区别进行说明，突出能量守恒思想及研究热效率的意义以及联系实际能力的培养。及研究热效率的意义以及联系实际能力的培养。. . . 1.1. 理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。功率和额定功率。2 2了解电功和电热的关系。了解认识焦耳定律，能用其表了解电功和电热的关系。了解认识焦耳定律，能用其表达式进行计算。达式进行计算。3 3知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。大于

3、电热。4 4能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。纯电阻电路问题。重点：区别并掌握电功和电热的计算。重点：区别并掌握电功和电热的计算。难点：电路中纯电阻电路和非纯电阻电路的判断。难点：电路中纯电阻电路和非纯电阻电路的判断。. . . 用用电器是用电来工作的器具，电器是用电来工作的器具，它们的它们的是要是要，靠电流做功来工作。靠电流做功来工作。 zxxk zxxk电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。电流

4、做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。. . . W=qUq=ItW=UIt 如如图所示，一段电路两端的电压为图所示，一段电路两端的电压为U U ，由于这段电路两由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流场力的作用下发生定向移动，形成电流I I 。在时间在时间t t 内内通过这段电路上任一横截面的电荷通过这段电路上任一横截面的电荷量量q 为为：在这个过程中电场力做的功在这个过程中电场力做的功为：为：将将q 代入得：代入得： 在在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流这段

5、电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称所做的功，简称。. . . 1. 电功电功（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所 做的功，简称做的功，简称电功。电功。（3）单位：焦耳）单位：焦耳，简称焦，符号，简称焦，符号是是 J。千瓦时，俗称千瓦时，俗称“度度”，符号，符号是是 kWh。1 kWh = 1000 W3600 s = 3.6106 J （2）定义式：）定义式：WIUt 电流电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流电路中的电流 I 和通电时间和通电时间

6、 t 三者的三者的乘积乘积。. . . 2. 电功率电功率一段一段电路上的电功率电路上的电功率P 等于等于这段电路两端的电压这段电路两端的电压U 和和电电路中路中电流电流 I 的乘积的乘积。（2）意义：）意义：电功率电功率表示电流做功的表示电流做功的快慢快慢。（3）单位单位：在国际单位制中是瓦（：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有），常用单位还有毫毫 瓦瓦（mW），千瓦（），千瓦（kW）。（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。组卷网PWIUt1 kW103 W106 Mw = 103 MW. . . 3. 额定功率额定功率和实际和实际功率功

7、率 用用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际实际电压下工作的功率是实际功率。功率。用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定额定功率。功率。. . . 为什么有些用电器通电后会发热呢？为什么有些用电器通电后会发热呢？ 在在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离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，将电能完全转化为热运动加剧，将电能完全转化为内能内能。.

8、. . 电炉电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么热，为什么？炉丝相连的导线却不怎么热，为什么？http:/ . . 这个这个关系最初是物理学家焦耳用实关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫验得到的，叫。1. 电流通过导体时产生的热量电流通过导体时产生的热量 Q 等于电流等于电流 I 的二次方、导的二次方、导体的电阻体的电阻 R 和通电时间和通电时间 t 三者的乘积，即：三者的乘积，即：2. 热功率热功率 ：一段一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。电路因发热而消耗的功率称为热功率。222 QI RtPI RPItRt 2QI Rt . . .

9、1. 纯纯电阻电路：只含有电阻的电阻电路：只含有电阻的电路电路。如如电炉、电烙铁等电电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机转子被卡住的电动机也是纯也是纯电阻电阻器件器件。 2. 非非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的在发生化学反应的电路电路。 焦耳定律焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻阻电路电路。 . . . 设设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为为 R，通过的电流为，通过的电流为I，试计算在，试计算在

10、时间时间 t 内内电流通过此电阻产生的电流通过此电阻产生的热量热量 Q。据欧姆定律加在电阻元件两端的电压据欧姆定律加在电阻元件两端的电压为：为：U = IR在时间在时间t内电场力对电阻元件所做的功为：内电场力对电阻元件所做的功为：W = IUt = I2Rt由于电路中只有由于电路中只有，故电流所做的功，故电流所做的功 如果如果电路不是纯电阻电路，电功仍电路不是纯电阻电路，电功仍为为 W=IUt，电阻上产生，电阻上产生的热量仍的热量仍为为 Q = I2Rt，但但此时电功比电阻上产生的热量大。此时电功比电阻上产生的热量大。. . . 纯电阻电路纯电阻电路 电能电能W 内能内能Q I2RtUIt=M

11、非纯电阻电路非纯电阻电路UIt I2Rt + E=电能电能W 内能内能Q + +其他形式其他形式能量能量. . . 例例1. 一一个电动机，线圈电阻个电动机，线圈电阻是是 0.4 ，当它两端所加的当它两端所加的电压电压为为 220 V时时，通过的电流，通过的电流是是 5 A。这台电动机每分钟。这台电动机每分钟所做的机械功有多少所做的机械功有多少?答案：答案：6.5104 J. . . 1. 区别区别 电功率电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强

12、度的度的乘积。乘积。 热热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率。决定功率。决定于于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积乘积。2. 联系联系 对对纯电阻电路，电功率等于热纯电阻电路，电功率等于热功率。功率。 对对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之其他形式的功率之和。和。. . . 。通常。通常说说“负负荷荷”大，是指用电器的功率大，并不是用电器的大，是指用电器的功率大，并不是用电器的“电阻电阻”大。大。在在 如如“220 V60 W”与

13、与“220 V100 W”的两个灯泡，的两个灯泡，后者功率较大，电阻却后者功率较大，电阻却较小。较小。. . . . . . 例例2. 取取一个玩具小一个玩具小电机电机 ，其其内阻内阻 R = 1.0 ，把它接在如图把它接在如图所示的电路中。所示的电路中。（1）先夹住电动机轴，）先夹住电动机轴，闭合开关，闭合开关，电机不转。调整滑动变阻电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数器的阻值，使电压表的示数为为 0.50 V，记下电流表的示数，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。（2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的

14、阻值，）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数使电压表的示数为为 2.0 V（此电压为小电机的额定电压），记（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。以比较。. . . 解：（解：（1）电机不转时，）电机不转时，U = 0.50 V，I = 0.50 A， P电电 = UI = 0.500.50 W = 0.25 W P热热 = I2R = 0.5021.0 W = 0.25 W P电电 = P热热（2）电机转动时，）电机转动时，U = 2.0 V，I = 0.40 A

15、， P电电 = UI =2.00.40 W = 0.80 W P热热 = I2R =0.4021.0 W = 0.16 W P电电P热热答案：答案：（1）P电电 = P热热 （2） P电电P热热. . . 例例3. 对计算任何对计算任何用电器的电功率都适用的公式用电器的电功率都适用的公式是是（ ） CDA. P = I2RB. P = U2/RC. P =UID. P = W/ t. . . . . . 1. 规格规格为为“220 V 1000 W”的电炉，求的电炉，求：（1）电炉电炉正常工作时，通过电阻丝的正常工作时，通过电阻丝的电流电流；（2）电炉电炉的电阻的电阻 。解解：（1）由由P = UI 知知，电炉正常工作时，电炉正常工作时： I额额 = P额额 /U额额 =1000/220 A4.5 A。 （2）电炉电炉的电阻：的电阻： R = U额额2 /P额额 = 2202 /1000 = 48.4 。答案答案:（1