焦耳定律-電路中能量轉(zhuǎn)化

焦耳定律-電路中能量轉(zhuǎn)化第一頁(yè)，共44頁(yè)。第二章第6節(jié)理解教材新知把握熱點(diǎn)考向應(yīng)用創(chuàng)新演練知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)三隨堂基礎(chǔ)鞏固課時(shí)跟蹤訓(xùn)練考向一考向三考向二第二頁(yè)，共44頁(yè)。熟悉課本知識(shí)3．焦耳定律的表達(dá)式為Q＝I2Rt，此式只能用于純電阻電路和非純電阻電路發(fā)熱部分。4．電源工作時(shí)，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率為IE，等于對(duì)外輸出功率IU和電源內(nèi)部的熱功率I2r之和。即：IE=IU+I2r1．電功是指電場(chǎng)力移動(dòng)電荷所做的功，其大小為W＝qu＝UIt2．電功率指單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，表達(dá)式為P＝W/t＝UI，表示電流做功的快慢。第三頁(yè)，共44頁(yè)。1．電功

(1)定義：電場(chǎng)力

所做的功。

(2)大?。旱扔谶@段電路兩端的電壓U與電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的

。

(3)公式：W＝

。

(4)國(guó)際單位：焦耳，符號(hào)J。千瓦時(shí)(kW·h)

(5)意義：電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，電流做了多少功，表明就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。即電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度。移動(dòng)電荷乘積UIt

電功普適公式

1kW·h＝3.6×106J第四頁(yè)，共44頁(yè)。比值乘積快慢

電功率普適公式UI第五頁(yè)，共44頁(yè)。重點(diǎn)詮釋第六頁(yè)，共44頁(yè)。焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q等于電流I的二次方、導(dǎo)體的電阻R

和通電時(shí)間t三者的乘積．焦耳定律適用于:純電阻電路；非純電阻電路發(fā)熱部分。

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)）。

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．

Q=I2Rt1）、公式:2.電熱Q2）、單位：焦(J)

千瓦時(shí)(kW·h)

電熱普適公式第七頁(yè)，共44頁(yè)。3．額定功率和實(shí)際功率

(1)用電器正常工作時(shí)所消耗的功率叫做額定功率。當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓U額時(shí)，電流達(dá)到額定電流I額，電功率也達(dá)到額定功率P額，且P額＝U額I額。

(2)用電器的實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率。為了使用電器不被燒毀，一般要求實(shí)際功率不能大于其額定功率。第八頁(yè)，共44頁(yè)。第九頁(yè)，共44頁(yè)。答案：

BC第十頁(yè)，共44頁(yè)。正比正比I2Rt第十一頁(yè)，共44頁(yè)。比值I2R適用于純電阻電路和非純電阻電路發(fā)熱部分。第十二頁(yè)，共44頁(yè)。4．焦耳熱的應(yīng)用與危害

(1)應(yīng)用：利用電流的熱效應(yīng)來(lái)加熱、烘干物體，如電烙鐵、電烤箱、電暖氣、電爐、電飯鍋、電熨斗等。

(2)危害：①減少用電器的使用壽命。②燒壞用電器甚至引起火災(zāi)。第十三頁(yè)，共44頁(yè)。

重點(diǎn)詮釋1．純電阻電路與非純電阻電路對(duì)比

兩種電路比較內(nèi)容純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器，如：電動(dòng)機(jī)第十四頁(yè)，共44頁(yè)。

兩種電路比較內(nèi)容純電阻電路非純電阻電路歐姆定律服從歐姆定律I＝不服從歐姆定律U＞IR或I＜能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈等電動(dòng)機(jī)、電解槽等第十五頁(yè)，共44頁(yè)。非純電阻電路計(jì)算電熱時(shí)一般用：Q＝I2Rt

第十六頁(yè)，共44頁(yè)。2．電功率的計(jì)算公式P＝U2/R中，U是加在用電器上的電壓，R是用電器的電阻，此式可用于 (

)A．計(jì)算電冰箱的功率 B．計(jì)算電風(fēng)扇的功率C．計(jì)算電烙鐵的功率

D．計(jì)算洗衣機(jī)的功率解析：公式P＝U2/R是根據(jù)功率公式和歐姆定律推導(dǎo)出來(lái)的，只能用在純電阻電路中，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案：C第十七頁(yè)，共44頁(yè)。1．電源內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化在電源內(nèi)部，通過(guò)各種作用將其他形式的能轉(zhuǎn)化為

。2．電路中的能量轉(zhuǎn)化(1)純電阻電路中：P電＝

。(2)在非純電阻電路中：P電＝

＋

。電能P熱P熱P其他第十八頁(yè)，共44頁(yè)。3．閉合電路的功率分析

(1)公式表達(dá)：由閉合電路歐姆定律可得IE＝

＋

。

(2)物理意義：電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的功率IE，等于電源輸出功率

與電源內(nèi)電路的熱功率

之和。IUI2rIUI2r第十九頁(yè)，共44頁(yè)。重點(diǎn)詮釋第二十頁(yè)，共44頁(yè)。圖2－6－1第二十一頁(yè)，共44頁(yè)。第二十二頁(yè)，共44頁(yè)。3．在如圖2－6－2所示的U－I圖像中，直線(xiàn)Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，直線(xiàn)Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂的伏安特性曲線(xiàn)。用該電源與電阻R組成閉合電路。由圖像判斷正確的是(

)A．電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為0.5ΩB．電阻R的阻值為1ΩC．電源的輸出功率為4WD．電源的效率為80%圖2－6－2第二十三頁(yè)，共44頁(yè)。答案：ABC第二十四頁(yè)，共44頁(yè)。[例1]

額定電壓都是110V，額定功率PA＝100W、PB＝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電路是(

)圖2－6－3第二十五頁(yè)，共44頁(yè)。[審題指導(dǎo)]

解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)兩燈的電阻大小關(guān)系；(2)題目要求兩燈均正常發(fā)光且電路消耗功率最小。第二十六頁(yè)，共44頁(yè)。第二十七頁(yè)，共44頁(yè)。對(duì)于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光。對(duì)于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光。比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中變阻器功率為(IA－IB)×110，而D電路中變阻器功率為(IA＋I(xiàn)B)×110，所以C電路消耗電功率最小。[答案]

C第二十八頁(yè)，共44頁(yè)。(1)在串聯(lián)電路中，用電器消耗的功率及兩端電壓均與其電阻成正比。

(2)在并聯(lián)電路中，用電器消耗的功率及流過(guò)電阻的電流均與其電阻成反比。第二十九頁(yè)，共44頁(yè)。1．有四盞電燈，如圖2－6－4所示連接在電路中，L1、L2都標(biāo)有“220V，110W”字樣，L3和L4都標(biāo)有“220V，40W”字樣，把電路接通后最暗的是 (

)A．L1 B．L2C．L3 D．L4圖2－6－4答案：C第三十頁(yè)，共44頁(yè)。[例2]規(guī)格為“220V

36W”的排氣扇，線(xiàn)圈電阻為40Ω，求：

(1)接上220V的電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；

(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率。第三十一頁(yè)，共44頁(yè)。[審題指導(dǎo)]

解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)歐姆定律的適用條件。(2)機(jī)械功率、輸入功率與熱功率的關(guān)系。(3)無(wú)論電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)熱功率均為P＝I2R。第三十二頁(yè)，共44頁(yè)。第三十三頁(yè)，共44頁(yè)。[答案]

(1)35W

1W

(2)1210W

1210W第三十四頁(yè)，共44頁(yè)。電動(dòng)機(jī)電路的功率關(guān)系

(1)電動(dòng)機(jī)的等效處理：電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能。在電路計(jì)算中，常把電動(dòng)機(jī)等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻r和無(wú)電阻的轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)圈串聯(lián)而成，如圖2－6－5所示。電流通過(guò)r時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為熱能，而線(xiàn)圈把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

(2)輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率。由電動(dòng)機(jī)電路的電流和電壓決定，計(jì)算公式：P總＝UI。圖2－6－5第三十五頁(yè)，共44頁(yè)。圖2－6－6第三十六頁(yè)，共44頁(yè)。2．如圖2－6－7所示的電路中，電源電壓為60V，內(nèi)阻不計(jì)，電阻R＝2Ω，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻R0＝1.6Ω，電壓表的示數(shù)為50V，電動(dòng)機(jī)正常工作，求電動(dòng)機(jī)的輸出功率。圖2－6－7第三十七頁(yè)，共44頁(yè)。答案：210W第三十八頁(yè)，共44頁(yè)。[例3]電路圖如圖2－6－8甲所示，圖乙中圖線(xiàn)是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖像，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R0＝3Ω。圖2－6－8第三十九頁(yè)，共44頁(yè)。(1)當(dāng)R為何值時(shí)，R0消耗的功率最大，最大值為多少？

(2)當(dāng)R為何值時(shí)，電源的輸出功率最大，最大值為多少？

[審題指導(dǎo)]

解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：

(1)由U－I圖像求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

(2)電路中的電流最大時(shí)，R0消耗的功率最大。

(2)根據(jù)電源有最大輸出功率的條件，求電源的最大輸出功率。第四十頁(yè)，共44頁(yè)。[答案]

(1)0

10.9W

(2)4.5Ω

13.3W第四十一頁(yè)，共44頁(yè)。(1)定值電阻消耗功率最大時(shí)通過(guò)的電流一定最大。

(2)求可變電阻消耗的最大功率時(shí)，可將固定電阻等效到電源內(nèi)部處理。

(3)不