焦耳定律電路中的能量轉化

焦耳定律電路中的能量轉化第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3．焦耳定律的表達式為Q＝I2Rt，此式可用于任何電路。4．電源工作時，把其他形式的能轉化為電能的功率為IE，等于對外輸出功率IU和電源內部的熱功率I2r之和。第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月［自學教材］1．電功(1)定義：電場力

所做的功。(2)大小：等于這段電路兩端的電壓U與電路中的電流I和通電時間t三者的

。(3)公式：W＝

。(4)國際單位：焦耳，符號J。(5)意義：電流做功的過程是電能轉化為其他形式的能的過程，電流做了多少功，表明就有多少電能轉化為其他形式的能。即電功是電能轉化為其他形式的能的量度。移動電荷乘積UIt第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月比值乘積快慢第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[重點詮釋]第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2．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。第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：

BC第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[自學教材]正比正比I2Rt第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月比值I2R第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4．焦耳熱的應用與危害(1)應用：利用電流的熱效應來加熱、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。第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[重點詮釋]1．純電阻電路與非純電阻電路對比

兩種電路比較內容純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉化為其他形式能的用電器第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩種電路比較內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＜能量轉化電流做功全部轉化為內能電流做功除轉化為內能外還要轉化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈等電動機、電解槽等第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2．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第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[自學教材]1．電源內部的能量轉化在電源內部，通過各種作用將其他形式的能轉化為

。2．電路中的能量轉化(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，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3．閉合電路的功率分析(1)公式表達：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化為電能的功率IE，等于電源輸出功率

與電源內電路的熱功率

之和。IUI2rIUI2r第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[重點詮釋]第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2－6－1第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月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系圖像，直線Ⅱ為某一電阻R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．電源的電動勢為3V，內阻為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，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：ABC第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[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，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[審題指導]

解答本題應注意以下兩點：(1)兩燈的電阻大小關系；(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，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月對于C電路，B燈與變阻器并聯電阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光。對于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯電阻，則UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光。比較C、D兩個電路，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＋IB)×110，所以C電路消耗電功率最小。[答案]

C第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)在串聯電路中，用電器消耗的功率及兩端電壓均與其電阻成正比。(2)在并聯電路中，用電器消耗的功率及流過電阻的電流均與其電阻成反比。第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1．有四盞電燈，如圖2－6－4所示連接在電路中，L1、L2都標有“220V，110W”字樣，L3和L4都標有“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，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[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，排氣扇轉化為機械能的功率和發(fā)熱的功率；(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉動，求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率。第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[審題指導]

解答本題時應注意以下三點：(1)歐姆定律的適用條件。(2)機械功率、輸入功率與熱功率的關系。(3)無論電機轉動不轉動，發(fā)熱功率均為P＝I2R。第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[答案]

(1)35W

1W

(2)1210W

1210W第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月電動機電路的功率關系(1)電動機的等效處理：電動機是一種非純電阻用電器，它把電能轉化為機械能和內能。在電路計算中，常把電動機等效為阻值等于其內阻的電阻r和無電阻的轉動線圈串聯而成，如圖2－6－5所示。電流通過r時把電能轉化為熱能，而線圈把電能轉化為機械能。(2)輸入功率：電動機的總功率。由電動機電路的電流和電壓決定，計算公式：P總＝UI。圖2－6－5第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2－6－6第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2．如圖2－6－7所示的電路中，電源電壓為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。圖2－6－7第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：210W第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[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系圖像，滑動變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R0＝3Ω。圖2－6－8第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)當R為何值時，R0消耗的功率最大，最大值為多少？(2)當R為何值時，電源的輸出功率最大，最大值為多少？[審題指導]

解答本題時應把握以下三點：(1)由U－I圖像求電源的電動勢和內阻。(2)電路中的電流最大時，R0消耗的功率最大。(2)根據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，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月[答案]

(1)0

10.9W

(2)4.5Ω

13.3W第44頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)定值電阻消耗功率最大時通過的電流一定最大。(2)求可變電阻消耗的最大功率時，可將固定電阻等效到電源內部處理。(3)不要死記電路中內、外電阻相等時電源有最大輸出功率的條件，由于題目條件的限制，不一定存在這個狀態(tài)，由電源的輸出功率隨