焦耳定律(公開(kāi)課)（課堂PPT）

1、1焦耳定律2討論幾個(gè)用電器的能量轉(zhuǎn)化情況，并發(fā)現(xiàn)相同點(diǎn)討論幾個(gè)用電器的能量轉(zhuǎn)化情況，并發(fā)現(xiàn)相同點(diǎn)3a、電流流過(guò)電爐、電流流過(guò)電爐b、電流流過(guò)電解槽、電流流過(guò)電解槽c、電流流過(guò)電風(fēng)扇、電流流過(guò)電風(fēng)扇電能轉(zhuǎn)化為熱能電能轉(zhuǎn)化為熱能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能 電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能 相同的特點(diǎn)：相同的特點(diǎn)：電能轉(zhuǎn)換為熱能電能轉(zhuǎn)換為熱能能量轉(zhuǎn)換情況：4一、電流的熱效應(yīng)：一、電流的熱效應(yīng)： 導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，這種導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)51.純電阻電路：純電阻電路：2.非純電阻電路：非純電阻電路：電路中只

2、有電阻元件，電流做功，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電路中只有電阻元件，電流做功，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電流做功，電路中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的電流做功，電路中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能量能量二、兩種電路：二、兩種電路：如白熾電燈、電爐、電熱毯、電熱棒等如白熾電燈、電爐、電熱毯、電熱棒等如電路中含用電動(dòng)機(jī)、電解槽等如電路中含用電動(dòng)機(jī)、電解槽等6思考： 水流推動(dòng)水輪機(jī)可以做功，電流通過(guò)用電器也會(huì)做功， 那如何計(jì)算電流通過(guò)用電器所做的功呢？7三、電功：三、電功：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流 I 和通電時(shí)間 t 三者的乘積 2. 單位：?jiǎn)挝唬涸趪?guó)際單位制中電功的單位是焦（在國(guó)際

3、單位制中電功的單位是焦（J），常用單位有千瓦時(shí)），常用單位有千瓦時(shí)（kWh）.W=W=qUq=I t1kWh3.6106J1. 定義：在一段電路中電場(chǎng)力所做的功，也就是通常所說(shuō)的電流所定義：在一段電路中電場(chǎng)力所做的功，也就是通常所說(shuō)的電流所做的功，簡(jiǎn)稱為電功做的功，簡(jiǎn)稱為電功89四、電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率四、電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率UItWP（）一段電路上的電功率P等于這段電路兩端的電壓U和電路中電流I的乘積（）物理意義：電功率表示電流做功的快慢（）單位：在國(guó)際單位制中是瓦（W），常用單位還有毫瓦（mW），千瓦（kW）1kW103W106mW104用電器的額定

4、功率和實(shí)際功率(1)額定功率：用電器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓，在這個(gè)電壓下消耗的功率稱額定功率。(2)實(shí)際功率：用電器實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率為了保證用電器不被損壞，要求實(shí)際功率不能大于其額定功率11例題1. 有一個(gè)額定電壓為220V的白熾燈，它在額定電壓工作是的電流為0.5A，在白熾燈正常工作8小時(shí)的情況下，問(wèn)：（1）白熾燈的功率是多少？（2）在工作8小時(shí)后，電流做功多少？（3）消耗了多少度電？解：（1）P=UI=2200.5W=110W （2）W=UIt=2200.583.6103 J=3.168106J （3） =0.88KW hWn=1KW h1213五、焦耳定律（實(shí)驗(yàn)定律）五、焦耳

5、定律（實(shí)驗(yàn)定律）3、 適用于一切電路適用于一切電路（純電阻電路、非純電阻電路）中電熱的計(jì)算。（純電阻電路、非純電阻電路）中電熱的計(jì)算。 電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q等于電流等于電流I的二次方、導(dǎo)體的電阻的二次方、導(dǎo)體的電阻R 和通電時(shí)間和通電時(shí)間 t 三者的乘積三者的乘積 2. 電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能： Q=W=IUt 歐姆定律：歐姆定律：U=IR Q=I2 R tRItQP214計(jì)算計(jì)算熱功率熱功率的的普適公式普適公式為為: :I2RtQP例例2、對(duì)計(jì)算任何用電器的、對(duì)計(jì)算任何用電器的熱功率熱功率都適用的都適用的公式是公式是 ( ) RIP2UIPQD .P

6、 =tRUP215例3、一只“220V 45W”的電烙鐵，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生的熱量是( )A、45J B、220J C、2700J D、9900JC16 例例3 3：一根：一根6060 的電阻絲接在的電阻絲接在36v36v的電源上，在的電源上，在5 5分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？解：解：A6 . 060V36RUI6480J300606 . 022RtIQ分析：先利用歐姆定律計(jì)算出通過(guò)電阻絲的電流，分析：先利用歐姆定律計(jì)算出通過(guò)電阻絲的電流，再利用焦耳定律公式計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量。再利用焦耳定律公式計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量。17純電阻電路純電阻電路: : 電能電能 內(nèi)能內(nèi)能

7、QI2Rt WUIt=I=U/RM非純電阻電路非純電阻電路: :電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+ +其它形式的能其它形式的能WW - QQUIt I2RtIU/R說(shuō)明：歐姆說(shuō)明：歐姆定律不適用定律不適用于非純電阻于非純電阻電路！電路！指某段電路指某段電路在某段時(shí)間在某段時(shí)間內(nèi)消耗的全內(nèi)消耗的全部電能部電能! ! 指轉(zhuǎn)化為指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那內(nèi)能的那部分電能部分電能! !18純電阻電路純電阻電路: : 電能電能 內(nèi)能內(nèi)能 QI2Rt WUIt=I=U/R非純電阻電路非純電阻電路: :電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+ +其它形式的能其它形式的能UIt I2RtIU/R說(shuō)明：歐姆說(shuō)明：歐姆定律不適用定律不適用于非純電阻于非純電

8、阻電路！電路！電能電能 內(nèi)能內(nèi)能19電功與電熱電功與電熱 20例4、一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380V，線圈電阻為2，線圈中電流為10A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1S消耗的電能為W，產(chǎn)生的熱量為Q，則（）AW=3800J，Q=200JBW=3800J，Q=3800JCW=72200J，Q=200JDW=72200J，Q=3800JA21解解:據(jù)能量守恒定律得據(jù)能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W故電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為故電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為: W=(IU- -I2R)t =(5220- -520.4) 60 J =6.5104 J針對(duì)練習(xí)一、一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是0.4

9、，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過(guò)的電流是5A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有多少?22針對(duì)練習(xí)二：一電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為 1 ，線圈兩端所加電壓為 2 V時(shí)，電流為 0.8 A，電動(dòng)機(jī)正常工作(1)在求電動(dòng)機(jī)正常工作 1 min 所消耗的電能時(shí)，有以下兩種不同的解法：解法一：WIUt0.8 A2 V60 s96 J解法二：WI2Rt(0.8 A)21 60 s38.4 J你認(rèn)為哪種解法對(duì)，請(qǐng)作出判斷并說(shuō)明理由(2)求電動(dòng)機(jī)正常工作 1 min 所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能是多少？23解：(1)解法一對(duì)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)工作時(shí)電能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能解法二求出的是電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的電熱，只占所

10、消耗電能的一部分(2)電動(dòng)機(jī)工作 1 min 消耗的電能為WIUt0.8 A2 V60 s96 J電動(dòng)機(jī)工作 1 min 產(chǎn)生的電熱為QI2Rt(0.8 A)21 60 s38.4 J電動(dòng)機(jī)工作 1 min 轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能為W機(jī)械WQ96 J38.4 J57.6 J.24純電阻電路：只含有電熱元件的電路（如白熾燈、電爐、電烙鐵；及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)（歐姆定律成立）非純電阻電路：電路中含有在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)或有在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電解槽的電路（歐姆定律不成立）251.電功: IUtW 2.電功率: IUtWP3.電熱: RtIQ2=4.熱功率: RItQP2對(duì)純電阻電路: 電功=電熱電功率=熱功率對(duì)非純

11、電阻電路: 電功電熱電功率熱功率電功和電功率、電熱和熱功率26電功與電熱電功與電熱 273純電阻電路和非純電阻電路28292、下圖所示的電路中，三電阻串聯(lián)，其、下圖所示的電路中，三電阻串聯(lián)，其阻值阻值R1=2，R=3，R=6，電路總，電路總電壓為電壓為U，各電阻消耗的功率分別為，各電阻消耗的功率分別為P1、P2、P3，則，則 P1：P2：P3等于等于( )A、2：3：6B、6：3：2 C、1：2：3D、3：2：1R1R2R3在串聯(lián)電路中，功率在串聯(lián)電路中，功率跟電阻成跟電阻成正比正比。A30在并聯(lián)電路中，功率在并聯(lián)電路中，功率跟電阻成跟電阻成反比反比。3、下圖所示的電路中，三電阻并聯(lián)，其、下圖

12、所示的電路中，三電阻并聯(lián)，其阻值阻值R1=2，R=3，R=6，電路總，電路總電壓為電壓為U，各電阻消耗的功率分別為，各電阻消耗的功率分別為P1、P2、P3，則，則 P1：P2：P3等于等于( )A、2：3：6B、6：3：2 C、1：2：3D、3：2：1D31例例2 2：某電動(dòng)機(jī)上標(biāo)有：某電動(dòng)機(jī)上標(biāo)有“220V,2A”220V,2A”它的線圈電阻為它的線圈電阻為5 5 ，當(dāng)，當(dāng)它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱量為多少？如沒(méi)有其他能量的損失，則得到多少的機(jī)械能？量為多少？如沒(méi)有其他能量的損失，則得到多少的機(jī)械能？解：消耗的電能

13、為解：消耗的電能為:W:W總總=UIt=220V=UIt=220V2A2A60S=26400J60S=26400J線圈中產(chǎn)生的熱量為：線圈中產(chǎn)生的熱量為：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 25 5 60S=120J 60S=120J 得到的機(jī)械能為：得到的機(jī)械能為：W W機(jī)機(jī)=W=W總總Q=26400JQ=26400J120J=25200J120J=25200J例題例題32【例 3】一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電阻為 0.5 ，正常工作時(shí)通過(guò)的電流為 20 A，在 10 s 內(nèi)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能為 4.2104 J，求：在這 10 s內(nèi)電流做了多少功？電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為多少？W2.0103 J4.21

14、04 J4.4104 J.解：電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為 QI2Rt2.0103 J根據(jù) WQE機(jī)，得33【觸類(lèi)旁通觸類(lèi)旁通】3一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)線圈電阻 r1 ，與一阻值 R10 的電阻串聯(lián)，當(dāng)電路兩端加 U150 V 的電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，且電壓表示數(shù)為 100 V，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率及輸出的機(jī)械功率圖 25334解：電阻 R 兩端的電壓為URUUM150 V100 V50 V則電路中的電流 IA5 A電動(dòng)機(jī)消耗的功率為PI UM5100 W500 W電動(dòng)機(jī)線圈電阻 r 的發(fā)熱功率為P熱I2r25 W則電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為P機(jī)PP熱500 W25 W475 W.351、如圖所示為“iPad”的充電器，參數(shù)標(biāo)有5V 2.1A，表示充電電壓是5V，最大輸出電流2.1A，電板充滿電所儲(chǔ)存的電能是113400J。充電時(shí)的能量轉(zhuǎn)換是電能轉(zhuǎn)