焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化

焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化第1頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第2頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第4頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3．焦耳定律的表達(dá)式為Q＝I2Rt，此式可用于任何電路。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。第5頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第6頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日［自學(xué)教材］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。(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第7頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日比值乘積快慢第8頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[重點(diǎn)詮釋]第9頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2．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，要求實(shí)際功率不能大于其額定功率。第10頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第11頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日答案：

BC第12頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[自學(xué)教材]正比正比I2Rt第13頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日比值I2R第14頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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15頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[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第16頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

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17頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第18頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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19頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[自學(xué)教材]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20頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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21頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[重點(diǎn)詮釋]第22頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D2－6－1第23頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第24頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3．在如圖2－6－2所示的U－I圖像中，直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，直線Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂的伏安特性曲線。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25頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日答案：ABC第26頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第27頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[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28頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[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29頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第30頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日對(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31頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(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32頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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33頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[例2]規(guī)格為“220V

36W”的排氣扇，線圈電阻為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34頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[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35頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第36頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[答案]

(1)35W

1W

(2)1210W

1210W第37頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日電動(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38頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D2－6－6第39頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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40頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日答案：210W第41頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[例3]電路圖如圖2－6－8甲所示，圖乙中圖線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42頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(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43頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[答案]

(1)0

10.9W

(2)4.5Ω

13.3W第44頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(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)不要死記電路中內(nèi)、外電阻相等時(shí)電源有最大輸出功率的條件，由于題目條件的限制，不一定存在這個(gè)狀態(tài)，由電源的輸出功率隨R