焦耳定律電路中的能量轉化

第六節(jié)焦耳定律

電路中的能量轉化電流的熱效應一、電功電功率1．電功，即電流做功，實質上是導體中移動電荷時電場力對自由電荷所做的功．2．電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程，電流做功的多少等于電能轉化了為其他形式能的數量．3．電功的公式：4．電功率:電流所做的功與做這些功所用時間的比值，即單位時間內電流所做的功，表達式:

5.電功率單位：在國際單位制中，瓦特，簡稱瓦。1W=1J/s此外，1KW=1000W生活中所說“一度電”=1KW?h5．額定功率和實際功率(1)用電器正常工作時所消耗的功率叫做額定功率。當用電器兩端電壓達到額定電壓U額時，電流達到額定電流I額，電功率也達到額定功率P額，且P額＝U額I額。(2)用電器的實際功率是用電器在實際工作時消耗的電功率。為了使用電器不被燒毀，要求實際功率不能大于其額定功率。二、焦耳定律熱功率1．內容：電流通過電阻產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻值及通電時間成正比．2．公式：Q＝I2Rt.3．熱功率：電流通電阻所產生的熱量與產生這些熱量所用時間的比值叫做熱功率。即單位時間內的發(fā)熱功率．

三、純電阻和非純電阻電路的區(qū)別純電阻電路非純電阻電路元件特點歐姆定律能量轉化元件舉例電路中只有電阻元件電路中除電阻元件外，還有將電能轉化為其他能的用電器項目電阻、電爐絲、電烙鐵、白熾燈等電動機、電解槽、洗衣機電風扇、電冰箱等四、對電功和電熱的理解例1．電功率的計算公式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．計算電冰箱的功率

B．計算電風扇的功率C．計算電烙鐵的功率 D．計算洗衣機的功率解析：公式P＝U2/R是根據功率公式和歐姆定律推導出來的，只能用在純電阻電路中，故C正確，A、B、D錯誤。答案：C例2.一只電爐的電阻絲電阻和一臺電動機線圈電阻相同，都為R，設通過的電流相同，則在相同時間內，下列說法正確的是(

)A．電爐和電動機的電熱相等B．電動機消耗功率大于電爐消耗功率C．電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓D．電爐和電動機兩端電壓相等解析：選ABC.此題關鍵是分清電爐絲是純電阻用電器，而電動機是非純電阻用電器．例3.關于電功W和電熱Q的說法正確的是(

)A．在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB．在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在純電阻電路中才成立D．W＝UIt在任何電路中成立，Q＝I2Rt只在純電阻電路中成立解析：選B.W＝UIt、Q＝I2Rt適用于一切電路，但在純電阻電路中W＝Q，在非純電阻電路中W＞Q，B對，A、C、D錯．B例4、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（）電動機輸出的機械功率為（）A．PB．U2/rC．P2r/U2D．P–P2r/U2CD對于電動機：

注意：非純電阻電路中計算電功率只能用P=UI，計算熱功率只能用P熱=I2R例5、如圖所示的電路中，電源電動勢為60V，內阻不計，電阻R＝2Ω，電動機的內阻R0＝1.6Ω，電壓表的示數為50V，電動機正常工作，求電動機的輸出功率。答案：210W五、閉合電路中的能量轉化1．電源內部：其他形式的能轉化為電能．同時，電源本身也有一定的電阻．電流流過時電源也會發(fā)熱，消耗一部分電能．2．外電路：通過電場力做功，將電源輸出的電能轉化為其他形式的能量．3．表達式：IE＝IU＋I2r.4．物理意義：電源把其他形式的能量轉化為電能的功率IE

，等于電源輸出功率IU與電源內電路的熱功率I2r

之和，閉合電路歐姆定律實質上是能量守恒定律在閉合電路中的具體體現．六、閉合電路中的幾種功率1．幾種功率及相互關系

電源的功率P電源的內耗功率P內電源輸出功率P出普遍表達式純電阻電路聯系內容物理量P＝IEP內＝I2rP出＝IU外P＝I2(R＋r)P內＝I2rP出＝I2RP＝P內＋P外或IE＝I2r＋IU外2.外電路為純電阻電路時，電源的輸出功率隨外電阻的變化關系由此可知：（1）當R=r時，電源的輸出功率最大，（2）當R>r時，隨著R的增大輸出功率減小。（3）當R<r時，隨著R的減小輸出功率減小。(4)P出與R的關系如圖所示．(5)當P出＜Pm時，每個輸出功率對應兩個可能的外電阻R1和R2，且R1·R2＝r2.3.電源的效率電源的輸出功率與電源的總功率的比值?？梢姡寒擱增大，效率增大思考：電源的輸出功率最大時，效率多大？例6電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路