§25焦耳定律 (2)

1、 2.5焦耳定律 學(xué)習目標： 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)電功的表達式2掌握焦耳定律，并能進行有關(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)習重點：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)習難點：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）表達式： （3）單位： 、 （4）實質(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，電流通過電力機車的電動機所做的功要顯著大于通過電風扇的電動機所做的功。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實是個變值。一般P額P實。例2、把標有“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

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)子被卡住的電動機也是純電阻器件。 非純電阻電路：電路中含有電動機在轉(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）實質(zhì)： 2.熱功率：（1）定義： （

6、2）表達式： （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、直流電動機線圈的電阻為R，當電動機工作時通過的電流強度為I，兩端電壓為U，則其 輸出的功率是（ ） AUI B C D反饋1、加在某臺電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為r，則電動機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線圈電阻相同，都為R。設(shè)通過它們的電流相同（電動 機正常運轉(zhuǎn)），則在相同的時間內(nèi)（ ） A電爐和電動機產(chǎn)生的電熱相等 B電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率 C電爐兩端電壓小

9、于電動機兩端電壓 D電爐和電動機兩端電壓相等課堂反饋：1、兩個繞線電阻分別標有“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，當電動機以v0.90ms的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流強度I5A，由此可知電動機線圈的電阻 R 。 4、有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機不轉(zhuǎn)，測得流過電動機的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1A。求：（1）電動機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