選修3-1第3章第3節(jié)焦耳定律 ppt課件

1、1、在靜電學(xué)中，、在靜電學(xué)中，我們怎樣計(jì)算電場我們怎樣計(jì)算電場力做功？力做功？利用定義途徑利用定義途徑 W=Eqd 利用電勢差求電功利用電勢差求電功 WAB = qUAB第三章第三章 恒定電流恒定電流2、導(dǎo)體內(nèi)自在電荷在、導(dǎo)體內(nèi)自在電荷在電場力作用下發(fā)生定向電場力作用下發(fā)生定向挪動(dòng)，電場力對定向挪挪動(dòng)，電場力對定向挪動(dòng)的電荷做功嗎？動(dòng)的電荷做功嗎？ 做功，而且由于電荷是在電場力作做功，而且由于電荷是在電場力作用下正電荷由高電勢移向低電勢，用下正電荷由高電勢移向低電勢，負(fù)電荷由低電勢移向高電勢，所以負(fù)電荷由低電勢移向高電勢，所以電場力在電源外面的電路中做正功。電場力在電源外面的電路中做正功。 3

2、、討論幾個(gè)用電器的能量轉(zhuǎn)化情況、討論幾個(gè)用電器的能量轉(zhuǎn)化情況 a、電流流過電爐、電流流過電爐 b、電流流過電解槽、電流流過電解槽 c、電流流過電風(fēng)扇、電流流過電風(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 W=UIt物理意義：電流在一段電路上所做的物理意義：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的、電路中的電流電流 I 和通電時(shí)間和通電時(shí)間 t 三者的乘積三者的乘積在國際單位制中電功的單位是焦耳，在國際單位制中電功的單位是焦耳，簡稱：焦，符號(hào)簡稱：焦，符號(hào)J。(2)(2)

3、表達(dá)式：表達(dá)式：W=UItW=UIt適用條件：適用條件：I、U不隨時(shí)間變化不隨時(shí)間變化恒恒定電流。定電流。 電功的常用單位：電功的常用單位：電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度，度，符號(hào)是符號(hào)是kWh。1 kWh的物理意義是什么？的物理意義是什么？ 1 kWh表示功率為表示功率為1 kW的用電器正的用電器正常任務(wù)常任務(wù)1 h所耗費(fèi)的電能。所耗費(fèi)的電能。1kWh3.6106J思索問題：以上的推導(dǎo)和結(jié)論與電路思索問題：以上的推導(dǎo)和結(jié)論與電路的性質(zhì)如：前面的性質(zhì)如：前面a、 b、c三種電路三種電路有沒有關(guān)系？有沒有關(guān)系？ 結(jié)論：沒有關(guān)系！結(jié)論：沒有關(guān)系！ 電流做功的本質(zhì)電

4、流做功的本質(zhì):電場力推進(jìn)電荷做功電場力推進(jìn)電荷做功 電能轉(zhuǎn)化為其它方式的能。電能轉(zhuǎn)化為其它方式的能。2電功率：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功電功率：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功一段電路上的電功率一段電路上的電功率P P等于這段電路兩等于這段電路兩端的電壓端的電壓U U和電路中電流和電路中電流I I的乘積的乘積電功率表示電流做功的快慢電功率表示電流做功的快慢單位：在國際單位制中是瓦單位：在國際單位制中是瓦W，常，常用單位還有千瓦用單位還有千瓦kW1kW103WUItWP額定功率和實(shí)踐功率：用電器銘牌上所標(biāo)額定功率和實(shí)踐功率：用電器銘牌上所標(biāo)稱的功率是額定功率，用電器在實(shí)踐電壓下稱的功率是額定功率，用電器在實(shí)踐

5、電壓下任務(wù)的功率是實(shí)踐功率任務(wù)的功率是實(shí)踐功率用電器只需在額定電壓下任務(wù)實(shí)踐功率才用電器只需在額定電壓下任務(wù)實(shí)踐功率才等于額定功率等于額定功率洗衣機(jī)銘牌洗衣機(jī)銘牌 3、焦耳定律電流做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他方式能量電流做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他方式能量的過程的過程電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電解槽把電電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；電熱器把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；電熱器把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能能在真空中，電場力對電荷做正功時(shí)，減少的電勢在真空中，電場力對電荷做正功時(shí)，減少的電勢能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能；在金屬導(dǎo)體中，在電場力作用能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能；在金屬導(dǎo)體中，在電場力作用下做加速

6、運(yùn)動(dòng)的自在電子頻繁地與離子碰撞，把一部下做加速運(yùn)動(dòng)的自在電子頻繁地與離子碰撞，把一部分能量傳送給離子，使離子熱運(yùn)動(dòng)加劇，將電能轉(zhuǎn)化分能量傳送給離子，使離子熱運(yùn)動(dòng)加劇，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能為內(nèi)能電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些要素有關(guān)呢？哪些要素有關(guān)呢？焦耳定律：電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量焦耳定律：電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)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 2QI Rt4 4熱功率：單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量叫做熱功率：單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量叫做熱功率熱功率 熱功率等于通電導(dǎo)體中電流熱功率等于

7、通電導(dǎo)體中電流I I 的二次方的二次方與導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體電阻R R 的乘積的乘積 2QPI Rt熱5純電阻和非純電阻純電阻和非純電阻純電阻電路純電阻電路: 電能電能 內(nèi)能內(nèi)能 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+其它方式的能其它方式的能WQ+E其他其他UIt I2RtIU/R闡明：歐闡明：歐姆定律不姆定律不適用于非適用于非純電阻電純電阻電路！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)耗費(fèi)的全內(nèi)耗費(fèi)的全部電能部電能! ! 指轉(zhuǎn)化指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能為內(nèi)能的那部的那部分電能分電能!純電阻元件純電阻元件非純電阻元件非純電阻元件電功電功(率率)WUIt(電功率電功

8、率P電電UI)電熱電熱(能能)QI2Rt(熱功率熱功率P熱熱I2R)電功和電電功和電熱的關(guān)系熱的關(guān)系WQ(P電電P熱熱)(PUII2R)WQ(P電電P熱熱)(WQE其他其他或或UII2RP其他其他)純電阻電路純電阻電路: 非純電阻電路非純電阻電路:電能電能 內(nèi)能內(nèi)能電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+其它方式的能其它方式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R電功電功 = 電熱電熱：W=Q = UIt =I2Rt=U2t/R電功率電功率=熱功率：熱功率：P =P熱熱 = UI = I2R = U2/RMWQ+E其他其他UIt I2RtIU/R電功：電功：W= UIt電熱：電熱：Q=I2Rt電功率：電功率：P=U

9、I熱功率：熱功率：P熱熱=I2R6.6.電功率與熱功率電功率與熱功率 1 1區(qū)別：區(qū)別：電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上耗費(fèi)的全部電功率，決議于這段電路兩電路上耗費(fèi)的全部電功率，決議于這段電路兩端電壓和經(jīng)過的電流強(qiáng)度的乘積；端電壓和經(jīng)過的電流強(qiáng)度的乘積；熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而耗費(fèi)的功熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而耗費(fèi)的功率決議于經(jīng)過這段電路電流強(qiáng)度的平方和這率決議于經(jīng)過這段電路電流強(qiáng)度的平方和這段電路電阻的乘積段電路電阻的乘積2 2聯(lián)絡(luò)：聯(lián)絡(luò)：對純電阻電路，電功率等于熱功率；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

10、率與轉(zhuǎn)化對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除熱能外其他方式的功率之和為除熱能外其他方式的功率之和7.題型：電功和電功率及電熱和熱功率的計(jì)算題型：電功和電功率及電熱和熱功率的計(jì)算例例3 有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2 V電壓的電路電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是中，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A；假設(shè)把電動(dòng)機(jī)接入假設(shè)把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常任務(wù)，任務(wù)電流是任務(wù)，任務(wù)電流是1.0 A求電動(dòng)機(jī)正常任務(wù)時(shí)的輸求電動(dòng)機(jī)正常任務(wù)時(shí)的輸出功率是多大？假設(shè)在電動(dòng)機(jī)正常任務(wù)時(shí)，轉(zhuǎn)子忽出功率是多大？假設(shè)在

11、電動(dòng)機(jī)正常任務(wù)時(shí)，轉(zhuǎn)子忽然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？【答案】【答案】1.5 W8 W小結(jié)：焦耳定律小結(jié)：焦耳定律 QI2Rt 電功和電熱：電功和電熱：1純電阻電路中純電阻電路中 WUItI2RtQ P電電UI P熱熱I2R U2R 2非純電阻電路中：非純電阻電路中： WUIt 大于大于I2RtQ； P電電UI 大于大于P熱熱I2R P電電P熱熱P其它其它 3(2019全國全國)一臺(tái)電風(fēng)扇一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流的額定電壓為交流220 V在其正常任務(wù)過程中，用在其正常任務(wù)過程中，用交流電流表測得某一段時(shí)交流電流表測得某一段時(shí)間內(nèi)的任務(wù)電流間內(nèi)的任務(wù)電流I

12、隨時(shí)間隨時(shí)間t的變化如下圖這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的變化如下圖這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為的用電量為( )A3.9102度度 B5.5102度度C7.8102度度 D11.0102度度BB 【解析】公式【解析】公式PUI適用于任何電路的電功率的計(jì)算，而適用于任何電路的電功率的計(jì)算，而非電熱功率的計(jì)算，故非電熱功率的計(jì)算，故A錯(cuò)誤；焦耳定律公式錯(cuò)誤；焦耳定律公式PI2R適適用于任何電路的電熱功率的計(jì)算，故用于任何電路的電熱功率的計(jì)算，故B正確；正確；C、D錯(cuò)錯(cuò)誤誤3某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的安裝如下圖重物的質(zhì)量安裝如下圖重物的質(zhì)量m50 kg，電源電動(dòng)勢，電源電動(dòng)勢E110 V，

13、不計(jì)電源電阻及各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以不計(jì)電源電阻及各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v0.90 m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I5 A，由此可知，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻，由此可知，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R是多少？是多少？(g取取10 m/s2)【解析】電源任務(wù)時(shí)將其他方式的能轉(zhuǎn)化為電能輸入【解析】電源任務(wù)時(shí)將其他方式的能轉(zhuǎn)化為電能輸入電路，電流經(jīng)過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，由電路，電流經(jīng)過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，由能量守恒定律可知能量守恒定律可知EItI2Rtmgvt，解得電動(dòng)機(jī)線圈，解得電動(dòng)機(jī)線圈的電阻的電阻R4 .*4一個(gè)一個(gè)T形電路如下圖，形電路

14、如下圖，電路中的電阻電路中的電阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一測另有一測試電源，電動(dòng)勢為試電源，電動(dòng)勢為100 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)那么，內(nèi)阻忽略不計(jì)那么( )A當(dāng)當(dāng)cd端短路時(shí)，端短路時(shí)，ab之間的等效電阻是之間的等效電阻是40 B當(dāng)當(dāng)ab端短路時(shí)，端短路時(shí)，cd之間的等效電阻是之間的等效電阻是40 C當(dāng)當(dāng)ab兩端接通測試電源時(shí)，兩端接通測試電源時(shí)，cd兩端的電壓為兩端的電壓為80 VD當(dāng)當(dāng)cd兩端接通測試電源時(shí)，兩端接通測試電源時(shí)，ab兩端的電壓為兩端的電壓為80 VAC5 5三個(gè)同樣的電阻，額定功率均為三個(gè)同樣的電阻，額定功率均為10 W10 W，把其中，把其中兩個(gè)并聯(lián)再與第三

15、個(gè)串聯(lián)接入電路，那么此電路兩個(gè)并聯(lián)再與第三個(gè)串聯(lián)接入電路，那么此電路允許耗費(fèi)的最大功率為允許耗費(fèi)的最大功率為( )( )A A10 W B10 W B15 W 15 W C C20 W D20 W D30 W30 WB【提升才干】【提升才干】6近年來，因低溫雨雪冰凍呵斥高壓輸電線因結(jié)冰近年來，因低溫雨雪冰凍呵斥高壓輸電線因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設(shè)而損毀嚴(yán)重為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思緒：利用電流的熱效應(yīng)除冰假計(jì)了這樣的融冰思緒：利用電流的熱效應(yīng)除冰假設(shè)在正常供電時(shí)，高壓線路上輸電電壓為設(shè)在正常供電時(shí)，高壓線路上輸電電壓為U，電流為，電流為I，熱量損耗功

16、率為，熱量損耗功率為P；除冰時(shí)；除冰時(shí)(以為輸電總功率和以為輸電總功率和輸電線電阻不變輸電線電阻不變)，輸電線上的熱量損耗功率需變?yōu)?，輸電線上的熱量損耗功率需變?yōu)?5P，那么除冰，那么除冰( )A輸電電流為輸電電流為5I B輸電電流為輸電電流為25I C輸電電壓為輸電電壓為25U D輸電電壓為輸電電壓為5UA根據(jù)銘牌上提供的信息，以下說法正確的選項(xiàng)是根據(jù)銘牌上提供的信息，以下說法正確的選項(xiàng)是( )A四種電器都正常任務(wù)時(shí)電風(fēng)扇中經(jīng)過的電流最小四種電器都正常任務(wù)時(shí)電風(fēng)扇中經(jīng)過的電流最小B四種電器都正常任務(wù)時(shí)空調(diào)機(jī)耗費(fèi)的電功率最大四種電器都正常任務(wù)時(shí)空調(diào)機(jī)耗費(fèi)的電功率最大C在在24小時(shí)內(nèi)正常運(yùn)用的電

17、冰箱比延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇小時(shí)內(nèi)正常運(yùn)用的電冰箱比延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇耗電多耗電多D在在24小時(shí)內(nèi)正常運(yùn)用的電冰箱比延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇小時(shí)內(nèi)正常運(yùn)用的電冰箱比延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇耗電少耗電少ABD【解析】四種用電器正常任務(wù)時(shí)，額定電壓均可以為為【解析】四種用電器正常任務(wù)時(shí)，額定電壓均可以為為220 V，而電風(fēng)扇的功率最小，由，而電風(fēng)扇的功率最小，由PUI知，電風(fēng)扇中電流知，電風(fēng)扇中電流最小，最小，A對；由于空調(diào)電流最大，故空調(diào)耗費(fèi)的電功率最對；由于空調(diào)電流最大，故空調(diào)耗費(fèi)的電功率最大，大，B對；電風(fēng)扇對；電風(fēng)扇24小時(shí)延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)耗費(fèi)的電能為小時(shí)延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)耗費(fèi)的電能為WPt6510324 kWh1.56 kWh，

18、大于電冰箱耗費(fèi)的電能，大于電冰箱耗費(fèi)的電能0.8 kWh，所以，所以C錯(cuò)，錯(cuò)，D對故答案為對故答案為A、B、D.*8如下圖的電路中，輸入電如下圖的電路中，輸入電壓壓U恒為恒為12 V，燈泡，燈泡L上標(biāo)有上標(biāo)有“6 V、12 W字樣，電動(dòng)機(jī)字樣，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻線圈的電阻RM0.50 .假設(shè)燈泡恰能正常發(fā)光，以下假設(shè)燈泡恰能正常發(fā)光，以下說法中正確的選項(xiàng)是說法中正確的選項(xiàng)是( )A電動(dòng)機(jī)的輸入功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率為12 WB電動(dòng)機(jī)的輸出功率為電動(dòng)機(jī)的輸出功率為12 WC電動(dòng)機(jī)的熱功率為電動(dòng)機(jī)的熱功率為2.0 WD整個(gè)電路耗費(fèi)的電功率為整個(gè)電路耗費(fèi)的電功率為22 WAC10一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)表：數(shù)表：規(guī)格規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)車型車型26電動(dòng)自行車電動(dòng)自行車額定電壓下的輸出功率額定電壓下的輸出功率110W整車質(zhì)量整車質(zhì)量30 kg額定電壓額定電壓36 V最大載重最大載重120 kg額定電流額定電流3.5 A質(zhì)量為質(zhì)量為M70 kg的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受阻力所受阻力f