焦耳定律电路中的能量转化

第六节焦耳定律

电路中的能量转化电流的热效应一、电功电功率1．电功，即电流做功，实质上是导体中移动电荷时电场力对自由电荷所做的功．2．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做功的多少等于电能转化了为其他形式能的数量．3．电功的公式：4．电功率:电流所做的功与做这些功所用时间的比值，即单位时间内电流所做的功，表达式:

5.电功率单位：在国际单位制中，瓦特，简称瓦。1W=1J/s此外，1KW=1000W生活中所说“一度电”=1KW•h5．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额。(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。二、焦耳定律热功率1．内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值及通电时间成正比．2．公式：Q＝I2Rt.3．热功率：电流通电阻所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值叫做热功率。即单位时间内的发热功率．

三、纯电阻和非纯电阻电路的区别纯电阻电路非纯电阻电路元件特点欧姆定律能量转化元件举例电路中只有电阻元件电路中除电阻元件外，还有将电能转化为其他能的用电器项目电阻、电炉丝、电烙铁、白炽灯等电动机、电解槽、洗衣机电风扇、电冰箱等四、对电功和电热的理解例1．电功率的计算公式P＝U2/R中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于 (

)A．计算电冰箱的功率

B．计算电风扇的功率C．计算电烙铁的功率 D．计算洗衣机的功率解析：公式P＝U2/R是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，A、B、D错误。答案：C例2.一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过的电流相同，则在相同时间内，下列说法正确的是(

)A．电炉和电动机的电热相等B．电动机消耗功率大于电炉消耗功率C．电炉两端电压小于电动机两端电压D．电炉和电动机两端电压相等解析：选ABC.此题关键是分清电炉丝是纯电阻用电器，而电动机是非纯电阻用电器．例3.关于电功W和电热Q的说法正确的是(

)A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立解析：选B.W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B对，A、C、D错．B例4、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（）电动机输出的机械功率为（）A．PB．U2/rC．P2r/U2D．P–P2r/U2CD对于电动机：

注意：非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI，计算热功率只能用P热=I2R例5、如图所示的电路中，电源电动势为60V，内阻不计，电阻R＝2Ω，电动机的内阻R0＝1.6Ω，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求电动机的输出功率。答案：210W五、闭合电路中的能量转化1．电源内部：其他形式的能转化为电能．同时，电源本身也有一定的电阻．电流流过时电源也会发热，消耗一部分电能．2．外电路：通过电场力做功，将电源输出的电能转化为其他形式的能量．3．表达式：IE＝IU＋I2r.4．物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE

，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r

之和，闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现．六、闭合电路中的几种功率1．几种功率及相互关系

电源的功率P电源的内耗功率P内电源输出功率P出普遍表达式纯电阻电路联系内容物理量P＝IEP内＝I2rP出＝IU外P＝I2(R＋r)P内＝I2rP出＝I2RP＝P内＋P外或IE＝I2r＋IU外2.外电路为纯电阻电路时，电源的输出功率随外电阻的变化关系由此可知：（1）当R=r时，电源的输出功率最大，（2）当R>r时，随着R的增大输出功率减小。（3）当R<r时，随着R的减小输出功率减小。(4)P出与R的关系如图所示．(5)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.3.电源的效率电源的输出功率与电源的总功率的比值。可见：当R增大，效率增大思考：电源的输出功率最大时，效率多大？例6电路图如图甲所示，图乙中图线是电路