§25焦耳定律 (2)

1、 2.5焦耳定律 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1理解電流熱效應(yīng)的本質(zhì)，理解電功的內(nèi)涵，能夠從靜電學(xué)的角度推導(dǎo)電功的表達(dá)式2掌握焦耳定律，并能進(jìn)行有關(guān)計算3理解電功和電熱的關(guān)系，能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中的電功和電熱4.能夠從能量守恒的角度計算復(fù)雜用電器的能量轉(zhuǎn)化問題學(xué)習(xí)重點(diǎn)：電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式學(xué)習(xí)難點(diǎn)：電功和電熱之間的聯(lián)系和區(qū)別活動過程：活動一、自主學(xué)習(xí)1電流做功的多少等于 轉(zhuǎn)化為其他形式能的數(shù)量；所謂電流做功，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場對 的 力在做功，電荷的 減小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。2.電流通過用電器時把 能全部轉(zhuǎn)化為 能，這樣的電路叫做純

2、電阻電路。3. 是電功的普適式， 是電功率的普適式，適用于任何電路。4. 是電熱的計算式，可以計算任何電路中電流I 通過電阻R時在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量（電熱）； 是熱功率的計算式。5.電流做功的實(shí)質(zhì)： 活動二、理解電功和電功率如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?這相當(dāng)于在時間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個過程中，電場力做了多少功？1.電功：（1）定義： （2）表達(dá)式： （3）單位： 、 （4）實(shí)質(zhì)： 例1、一根電阻絲在通過2

3、C的電量時，消耗電能是8J。若在相同時間內(nèi)通過4C的電量，則該電阻絲兩端所加電壓U和該電阻絲在這段時間內(nèi)消耗的電能E分別為 （ ）AU4V BU=8V CE16J DE=32J （5）意義：電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度。在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時間里，電流通過電力機(jī)車的電動機(jī)所做的功要顯著大于通過電風(fēng)扇的電動機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。2電功率：（1）定義： （2）定義式： （3）單位： 符號： （4）物理意義：（5）P額是個定值，P實(shí)是個變值。一般P額P實(shí)。例2、把標(biāo)有“220V、100

4、W”的燈泡接到220V的電路中，通過燈絲的電流I和實(shí)際功率各有多大？若接到110V的電路中結(jié)果又怎樣？（假定燈絲的電阻不變。）說明1電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少2. W= qU=UIt是電功的普適式，P= UI是電功率的普適式，適用于任何電路。 活動三、理解焦耳定律、熱功率電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學(xué)元件有關(guān)。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導(dǎo)體發(fā)熱。設(shè)在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計算在時間t內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。1.焦耳定律（1）內(nèi)容： （2）表達(dá)

5、式： （3）適用范圍： 說明焦耳定律適用于純電阻電路。 純電阻電路：只含有電阻的電路，如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，這部分電路僅將電能轉(zhuǎn)化為熱能。白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住的電動機(jī)也是純電阻器件。 非純電阻電路：電路中含有電動機(jī)在轉(zhuǎn)動或有電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路。這部分電路將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其他形式的能及熱能。（4）焦耳定律的微觀解釋：電流通過導(dǎo)體的時候，做定向移動的自由電子要頻繁地跟金屬正離 子碰撞，由于這種碰撞，電子在電場力的加速作用下獲得動能，不斷傳遞給金屬正離子，使 金屬正離子的熱運(yùn)動加劇，于是通電導(dǎo)體的內(nèi)能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 （5）實(shí)質(zhì)： 2.熱功率：（1）定義： （

6、2）表達(dá)式： （3）單位： 符號： （4）物理意義：說明Q=I2Rt是電熱的計算式，可以計算任何電路中電流I 通過電阻R時在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量（包括純電阻電路與非純電阻電路）；P=I2R是熱功率的計算式。例3、直流電動機(jī)線圈的電阻為R，當(dāng)電動機(jī)工作時通過的電流強(qiáng)度為I，兩端電壓為U，則其 輸出的功率是（ ） AUI B C D反饋1、加在某臺電動機(jī)上的電壓是U，電動機(jī)消耗的電功率為P，電動機(jī)線圈的電阻為r，則電動機(jī)線圈上消耗的熱功率為（ ） AP B/ r C D 活動四、理解幾個物理量間的關(guān)系1、電功與電熱 （或焦耳熱）的區(qū)別與聯(lián)系例4、 關(guān)于電功和焦耳熱，下列說法錯誤的是（ ） A在純電阻

7、電路中，計算電功可用公式 B在非純電阻電路中，計算電功可用 C在非純電阻電路中，計算焦耳熱用 D在純電阻電路中，計算焦耳熱可以用2、電功率與熱功率的區(qū)別與聯(lián)系例5、一臺電扇的額定電壓220V，正常工作時的電流是0.8A，若它的線圈電阻是2.5，求這 臺電扇的耗電功率、發(fā)熱功率和工作效率。例6、關(guān)于三個公式的適用范圍，以下說法正確的是（ ) A.第一個公式普遍適用于求電功率，后兩個公式普遍適用于求熱功率 B.在純電阻電路中，三個公式既可適用于求電功率又可適用于求熱功率 C.在非純電阻電路中，第一個公式可適用于求電功率，第二個公式可適用于求熱功率，第三個公式?jīng)]有意義 D.由可知，三個公式?jīng)]有任何區(qū)

8、別，它們表達(dá)相同的意義，所求即是電功 歸納小結(jié)：電功率與熱功率的區(qū)別與聯(lián)系 （1）區(qū)別：電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強(qiáng)度的乘積；熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而消耗的功率決定于通過這段電路電流強(qiáng)度的平方和這段電路電阻的乘積（2）聯(lián)系：對純電阻電路，電功率等于熱功率；對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除熱率外其他功率的和。例7、一只電爐的電阻絲和一臺電動機(jī)線圈電阻相同，都為R。設(shè)通過它們的電流相同（電動 機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)），則在相同的時間內(nèi)（ ） A電爐和電動機(jī)產(chǎn)生的電熱相等 B電動機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率 C電爐兩端電壓小

9、于電動機(jī)兩端電壓 D電爐和電動機(jī)兩端電壓相等課堂反饋：1、兩個繞線電阻分別標(biāo)有“100、10w”和“20、40W”，則它們的額定電流之比為 （ ）A B. C. D. 2、把兩個相同的電燈分別接成如圖所示的兩種電路，調(diào)節(jié)變阻器，使電燈都正常發(fā)光。若兩電路消耗的總功率分別為P1、P2，兩個變阻器R1、R2消耗的電功率分別為P1、P2，則可以判定 ( ) AP12P2 BP1P2 CP12P2 DP12P23、某一用直流電動機(jī)提升重物的裝置如圖所示重物的質(zhì)量m50kg，電源電動勢110V。不計內(nèi)阻及各處的摩擦，當(dāng)電動機(jī)以v0.90ms的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流強(qiáng)度I5A，由此可知電動機(jī)線圈的電阻 R 。 4、有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流是1A。求：（1）電動機(jī)正常工作時的輸出功率。（2）如在正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時電動機(jī)