電功和電功率PPT

1、內(nèi)容提要： 復(fù)習(xí)提問 電功和電功率 電熱和熱功率 電功與電熱 例題精講請問：日常生活中有那些用電器？請問：日常生活中有那些用電器？這些用電器都在進(jìn)行著哪些能量轉(zhuǎn)這些用電器都在進(jìn)行著哪些能量轉(zhuǎn)化？舉例說明化？舉例說明.熱水器熱水器電池電池白熾白熾燈燈電吹風(fēng)電吹風(fēng)蓄電池蓄電池下一頁下一頁如圖所示，在靜電場中，如圖所示，在靜電場中，A、B兩兩點(diǎn)間電勢差為點(diǎn)間電勢差為U，電荷電荷q由由A點(diǎn)移動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)到到B點(diǎn)電場力做多少功？點(diǎn)電場力做多少功？答：電場力對電荷做的功等于電量q和電勢差U的乘積.W=UqA -+ BU下一頁下一頁若在電路兩端加電壓為若在電路兩端加電壓為U，電路中電路中的電流強(qiáng)度為的電流強(qiáng)度為

2、I，則在時(shí)間則在時(shí)間t內(nèi)電流內(nèi)電流做多少功？做多少功？講解：如果在電路兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)就建立講解：如果在電路兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)就建立了電場，自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移了電場，自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場力對移動(dòng)電荷做功動(dòng)，電場力對移動(dòng)電荷做功.設(shè)在時(shí)間設(shè)在時(shí)間t內(nèi)通過這段內(nèi)通過這段電路上任意一橫截面的電量為電路上任意一橫截面的電量為q，相當(dāng)于在時(shí)間相當(dāng)于在時(shí)間t內(nèi)電場力將電荷從內(nèi)電場力將電荷從A端移動(dòng)到端移動(dòng)到B端端.因此，電場力對因此，電場力對電荷所做的功為電荷所做的功為W=qU.其中，其中，q=It, 所以電流在時(shí)所以電流在時(shí)間間t內(nèi)做的功為內(nèi)做的功為W=UIt

3、.返回返回1、電功 在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)建立了在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場電場. .自由電子在電場力的作用下定向移動(dòng)，自由電子在電場力的作用下定向移動(dòng)，電場力對自由電子做了功，這個(gè)功簡稱為電電場力對自由電子做了功，這個(gè)功簡稱為電功，通常說成電流做的功功，通常說成電流做的功. .（1 1）什么叫電功？）什么叫電功？（2 2）公式：）公式： W=W=UItUIt下一頁下一頁實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電功來實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電功來實(shí)現(xiàn)的的. .電流做了多少功，就有多少的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能電流做了多少功，就有多少的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. .( (3

4、3) )說明：說明：表達(dá)式的物理意義表達(dá)式的物理意義電流在一段電路上的功跟這段電電流在一段電路上的功跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比路兩端的電壓、電路中的電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比單位單位W W、U U、I I、t t單位分別為焦耳、伏特、安培、秒單位分別為焦耳、伏特、安培、秒. .即即1 1J=1VJ=1VA As s 下一頁下一頁2、電功率：(1)、什么是電功率？電功率是表示電流做功快慢的物理量電功率是表示電流做功快慢的物理量. .(2) (2) 公式：公式：P=W/t=P=W/t=UIt/tUIt/t=UI=UI下一頁下一頁(3)(3)、說明：、說明：表達(dá)式的物理意義

5、表達(dá)式的物理意義一段電路上的電功率一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比. .實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)表示電能轉(zhuǎn)化為其他能的快慢程度表示電能轉(zhuǎn)化為其他能的快慢程度. .單位單位P P、U U、I I單位分別為瓦特、伏特、安培單位分別為瓦特、伏特、安培 即即 1 1W=1J/sW=1J/s下一頁下一頁演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)1 1：按如圖所示接好電路觀察滑片在滑按如圖所示接好電路觀察滑片在滑動(dòng)過程中燈泡的明暗程度以及電流表和電壓表的動(dòng)過程中燈泡的明暗程度以及電流表和電壓表的示數(shù)變化情況的關(guān)系示數(shù)變化情況的關(guān)系.AV下一頁下一頁3、額定功率和實(shí)際功率：（1 1）

6、額定功率）額定功率 是指用電器在額定電壓下工是指用電器在額定電壓下工作的功率，是用電器正常工作的最大功率作的功率，是用電器正常工作的最大功率. .（2 2）實(shí)際功率）實(shí)際功率 是指用電器在實(shí)際電壓下工作是指用電器在實(shí)際電壓下工作的實(shí)際的功率的實(shí)際的功率. .下一頁下一頁返回返回29寸彩電220V150W電烙鐵220V15-100W電熨斗220V800W海爾181電冰箱220V130W格蘭仕微波爐220V1080W上一頁上一頁1、電熱：英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律. .（1 1）內(nèi)容：）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，

7、跟電流強(qiáng)度的產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比成正比. .（2 2）表達(dá)式：）表達(dá)式： Q=IQ=I2 2RtRt焦耳（1818-1889）下一頁下一頁 在金屬導(dǎo)體中，除了自由電子，還有金屬在金屬導(dǎo)體中，除了自由電子，還有金屬正離子正離子. .在電場力的作用下，做加速定向移動(dòng)在電場力的作用下，做加速定向移動(dòng)的自由電子要頻繁的與離子發(fā)生碰撞，并把定的自由電子要頻繁的與離子發(fā)生碰撞，并把定向移動(dòng)的動(dòng)能傳遞給離子，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加向移動(dòng)的動(dòng)能傳遞給離子，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇劇. .平均起來看，可以認(rèn)為大量自由電子以某平均起來看，可以認(rèn)為大量自由電子以某一不變

8、的速率作定向移動(dòng)一不變的速率作定向移動(dòng). .可見，在電阻元件可見，在電阻元件中通過自由電子與離子的碰撞，電能完全轉(zhuǎn)化中通過自由電子與離子的碰撞，電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能成內(nèi)能. .（3 3）產(chǎn)生焦耳熱的原因：）產(chǎn)生焦耳熱的原因：下一頁下一頁（1）定義）定義：單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫：單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫熱功率熱功率.2 2、熱功率、熱功率（2）公式）公式：P=Q/t P=I2R （3 3）含義）含義：導(dǎo)體的發(fā)熱功率與通電導(dǎo)體的電：導(dǎo)體的發(fā)熱功率與通電導(dǎo)體的電流強(qiáng)度及電阻成正比流強(qiáng)度及電阻成正比.（4 4）單位）單位：熱功率的國際單位：熱功率的國際單位表表示示W(wǎng)、kW下一頁下一頁演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)

9、驗(yàn)2 2：將前面電路中燈泡換為電將前面電路中燈泡換為電動(dòng)機(jī)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和不轉(zhuǎn)時(shí)觀察電流表動(dòng)機(jī)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和不轉(zhuǎn)時(shí)觀察電流表和電壓表的示數(shù)又和不同和電壓表的示數(shù)又和不同. .AVM返回返回兩種電路：兩種電路：（1）純電阻電路）純電阻電路只含有純電阻的電路，如電爐、只含有純電阻的電路，如電爐、白熾燈等，像演示中電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的電路白熾燈等，像演示中電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的電路.P電P熱 電流做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電流做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W電= P內(nèi)即P電= P內(nèi)下一頁下一頁（2）非純電阻電路）非純電阻電路電路中含有電動(dòng)機(jī)電路中含有電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)或電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路在轉(zhuǎn)動(dòng)或電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路.以

10、電動(dòng)機(jī)為例：MP電P機(jī)P內(nèi)電流做的功一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，主要的一部分轉(zhuǎn)電流做的功一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，主要的一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，化為機(jī)械能，W電= W內(nèi)+W機(jī)即即P電= P內(nèi)+P機(jī)下一頁下一頁（1）功是能量轉(zhuǎn)化的量度同樣，電功是電）功是能量轉(zhuǎn)化的量度同樣，電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，電熱是電能轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，電熱是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，因此，電功的定義化為其他形式能的量度，因此，電功的定義式為式為W=UIt，電熱的定義式是電熱的定義式是Q=I2Rt.（2）從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，電功與電熱的）從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為：數(shù)量關(guān)系為：WQ, 即即UIt I2Rt

11、. 在純電阻電路中，在純電阻電路中，W=Q=UIt= I2Rt=U2/R選任一形式即可選任一形式即可 在非純電阻電路中，只能用在非純電阻電路中，只能用W=UIt計(jì)算電計(jì)算電功，只能用功，只能用Q=I2Rt計(jì)算電熱計(jì)算電熱電功和電熱電功和電熱下一頁下一頁電功率是指輸入某段電路的全部電功率，或者斷電路電功率是指輸入某段電路的全部電功率，或者斷電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U U和通和通過的電流過的電流I I的乘積的乘積. .熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而損失的功率，其大熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而損失的功率，其大小決定于通過這段導(dǎo)體中電流

12、強(qiáng)度的平方和導(dǎo)體電阻小決定于通過這段導(dǎo)體中電流強(qiáng)度的平方和導(dǎo)體電阻的乘積的乘積.對于純電阻電路，電功率等于熱功率，計(jì)算時(shí)可用中對于純電阻電路，電功率等于熱功率，計(jì)算時(shí)可用中P=IU=IP=IU=I2 2R=UR=U2 2/R/R的任一形式進(jìn)行計(jì)算的任一形式進(jìn)行計(jì)算. .對于非純電阻電路，電路消耗的電功率等于熱功率與機(jī)對于非純電阻電路，電路消耗的電功率等于熱功率與機(jī)械功率等其他形式的功率之和，即電功率大于熱功率，械功率等其他形式的功率之和，即電功率大于熱功率，計(jì)算時(shí)只能用計(jì)算時(shí)只能用P=IUP=IU 計(jì)算電功率用計(jì)算電功率用P= IP= I2 2R R計(jì)算熱功率計(jì)算熱功率. .返回返回電功率和熱

13、功率電功率和熱功率【例1】把一根長為L的電爐絲接到220V的電路中用它來燒沸一壺水，需時(shí)間t秒鐘，若將此電爐絲均勻的拉長，使半徑減小為原來的一半，而后再剪掉長為L的一段，再將余下的電爐絲接到同樣的電路中，仍用 它燒沸一壺同樣的水，則需時(shí)間 秒. 解析：由電阻定律可知，此電阻絲阻值變?yōu)樵馕觯河呻娮瓒煽芍?，此電阻絲阻值變?yōu)樵瓉淼膩淼?212倍，在電壓不變的情況下，功率變?yōu)樵?，在電壓不變的情況下，功率變?yōu)樵瓉淼膩淼?/121/12，燒沸同一壺水，需要電功相同，則，燒沸同一壺水，需要電功相同，則時(shí)間變?yōu)樵瓉淼臅r(shí)間變?yōu)樵瓉淼?212倍，故，答案為倍，故，答案為1212t. t.t下一頁下一頁【例2

14、】某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=0.90ms的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中電流強(qiáng)度I=5A，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻R（g=10ms2）.分分析析:答案答案:4 :4 下一頁下一頁跳頁跳頁解析：解析： 從能量角度講，電流做的功一小部分用來從能量角度講，電流做的功一小部分用來轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分用來提升物體，所以有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分用來提升物體，所以有P P電電= =P P熱熱+P+P機(jī)機(jī) 而而P P電電= =IU=550WIU=550W，勻速提升時(shí)拉力勻速提升時(shí)拉力F=mg ,F=mg ,所以輸出的機(jī)械功率

15、即拉力做功的功率為所以輸出的機(jī)械功率即拉力做功的功率為P P機(jī)機(jī)= =Fv=Fv=mgvmgv=450W,=450W,所以用來發(fā)熱的功率為所以用來發(fā)熱的功率為P P熱熱100100W,W,又因?yàn)橛忠驗(yàn)镻 P熱熱I I2 2R,R,所以所以R R= = P P熱熱/ /I I2 2=4 =4 .答案：答案： 4 4 上一頁上一頁【例3】額定電壓都是110V，額定功率P=100W，P=40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的是下圖中的哪一個(gè)？A B(1)AB(4)(3)AB(2)BA答案答案（3 3）分析分析下一頁下一頁解析解析: : 判斷燈泡

16、能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流電流是否是額定電流. . 由由P=UP=U2 2/R/R和已知條件可知，和已知條件可知，R RA ARRB B. . 對于對于(1)(1)電路電路, , 由于由于R RA AR110V110V, , 燈被燒毀燈被燒毀, , 兩燈不能兩燈不能正常發(fā)光正常發(fā)光. . 對于對于(2)(2)電路電路, , 由于由于R RA ARUUA A, B, B燈被燒毀燈被燒毀. . 對于對于(3)(3)電路電路, , B B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于R RA A, , 所以

17、可能所以可能U UA A=U=UB B =110V=110V，兩燈可能正常發(fā)光兩燈可能正常發(fā)光. . 對于對于(4)(4)電路電路, ,若變阻器的有效電阻等于若變阻器的有效電阻等于A A、B B的并聯(lián)電阻，的并聯(lián)電阻， U UA A=U=UB B =110V=110V，兩燈可能正常發(fā)光兩燈可能正常發(fā)光. . 比較比較(3)(3)、(4)(4)兩個(gè)電路，由于兩個(gè)電路，由于(3)(3)電路中變阻器功率為電路中變阻器功率為( (I IA A-I -IB B) ) 110110，而而(4)(4)電路中變阻器功率為電路中變阻器功率為( (I IA A+I+IB B) ) 110 110 ，所以，所以(3)(3)電路消耗電路消耗電功