《焦耳定律》講義

《焦耳定律》講義第一講焦耳定律知識梳理▼一、電功1、定義電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程就是電流做功的過程，電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2、計算公式電功等于電壓、電流和通電時間的乘積，公式為：W=UIt其中W表示電功，單位是焦耳（J）；U表示電壓，單位是伏特（V）；I表示電流，單位是安培（A）；t表示時間，單位是秒（s）。二、電功率1、定義單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率，它表示電流做功的快慢。2、計算公式根據(jù)電功公式W=UIt，可得電功率P=W/t=UIP表示電功率，單位是瓦特（W）。三、焦耳定律1、內(nèi)容電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。2、公式Q=I2RtQ表示熱量，單位是焦耳（J）；R表示電阻，單位是歐姆（Ω）。3、對于純電阻電路在純電阻電路中，電流做的功全部轉(zhuǎn)化為熱量，所以W=Q，也就是UIt=I2Rt，由此可得U=IR，這時候電功率也可以表示為P=I2R或者P=U2/R。四、焦耳定律的應(yīng)用1、電熱器電熱器是利用電流的熱效應(yīng)工作的設(shè)備，像電熱水器、電暖器等都是常見的電熱器。電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的。根據(jù)焦耳定律，當(dāng)電流通過電阻絲時，電阻絲就會產(chǎn)生大量的熱量。2、防止電熱的危害在一些電器設(shè)備中，電熱是有害的。比如電動機(jī)工作時會產(chǎn)生熱量，如果產(chǎn)生的熱量過多，會影響電動機(jī)的性能甚至損壞電動機(jī)。為了防止這種情況，我們會采用散熱片、風(fēng)扇等方式來散熱。重點(diǎn)難點(diǎn)▼1、重點(diǎn)(1)理解焦耳定律的內(nèi)容、公式及其應(yīng)用。要牢記公式Q=I2Rt，并且能根據(jù)題目所給的條件，準(zhǔn)確地運(yùn)用這個公式來計算電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。(2)區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路。在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱，公式可以互相轉(zhuǎn)換；在非純電阻電路中，電能除了轉(zhuǎn)化為熱能，還會轉(zhuǎn)化為其他形式的能，比如電動機(jī)工作時電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和少量的熱能，這時候W>Q，不能隨便使用電功和電熱公式的轉(zhuǎn)換。2、難點(diǎn)(1)非純電阻電路的分析和計算。非純電阻電路中電流、電壓、電阻、電功和電熱之間的關(guān)系比較復(fù)雜，同學(xué)們很容易混淆。比如說在電動機(jī)電路中，電動機(jī)兩端的電壓一部分用來克服電動機(jī)線圈的電阻產(chǎn)生熱量，另一部分用來轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。這時候我們就不能簡單地用歐姆定律I=U/R來計算電流，因為這個公式只適用于純電阻電路。(2)對電功率和熱功率概念的區(qū)分以及相關(guān)公式的正確使用。電功率P=UI表示電流做功的快慢，熱功率P熱=I2R表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的快慢。在純電阻電路中，電功率等于熱功率；在非純電阻電路中，電功率大于熱功率。經(jīng)典例題▼1、一根電阻絲的電阻為R，把它截成等長的三段，再把兩頭扭接在一起使用，則其電阻值為（）A.R/9B.R/3C.RD.3R答案：A解析：一根電阻絲截成等長的三段，每段電阻為R/3，再把兩頭扭接在一起使用，相當(dāng)于三個R/3的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電阻公式1/R并=1/(R/3)+1/(R/3)+1/(R/3)=3/R+3/R+3/R=9/R，所以R并=R/9。2、一個電熱水器，其額定電壓為220V，額定功率為1000W，正常工作時的電阻為____________，通過它的電流為____________。答案：48.4Ω；4.55A解析：根據(jù)P=U2/R，可得R=U2/P=2202/1000=48.4Ω；再根據(jù)I=P/U=1000/220≈4.55A。3、有一個電動機(jī)，其線圈電阻為2Ω，當(dāng)它兩端加220V電壓時，通過它的電流為5A，則這個電動機(jī)1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為____________，1min內(nèi)消耗的電能為____________，電動機(jī)輸出的機(jī)械能為____________。答案：3000J；66000J；63000J解析：根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt=52×2×60=3000J；消耗的電能W=UIt=220×5×60=66000J；電動機(jī)輸出的機(jī)械能等于消耗的電能減去產(chǎn)生的熱量，即66000-3000=63000J?；迎h(huán)節(jié)▼1、同學(xué)們，我們來舉個例子哈。假如你家里有一個電暖器，它的功率是2000W，電壓是220V，你能算出它正常工作時的電流嗎？（讓同學(xué)們思考一會兒，然后找同學(xué)回答，根據(jù)回答情況進(jìn)行講解）2、再問個問題哈，那這個電暖器工作1小時會產(chǎn)生多少熱量呢？（同樣讓同學(xué)們思考回