2013_2014学年高中物理人教版选修3_1同步辅导与检测课件：第2章第5节焦耳定律.pptVIP

第5节　焦耳定律;随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多，据统计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等元件温度升高而导致的，请思考，电流通过导体为什么会发热，产生的热量与电流大小和导线电阻等是什么关系呢？ [提示：电能转化为热能；关系为Q＝I2Rt];1．所谓电流做功，实质上是导体中的________对自由电荷的________在做功． 2．电流在一段电路中所做的功等于这段电路________、电路中的______、______三者的乘积，即W＝________. 3．单位时间内电流所做的功叫做电功率．电流在一段电路上做功的功率P等于________与这段电路________的乘积，即P＝________.;4．电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为　　　. 5．电热Q＝________，热功率P＝________. 6．若电路中有电动机或电解槽，电能除转化为内能外，还转化为________或________，它们之间遵从能量守恒．;一、电动和电功率 1．电功 (1)电功的定义：电场力对电荷做的功，叫做电功． (2)电功的表达式：W＝qU＝UIt. 即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积． (3)单位：焦耳，符号为J. 2．电功率 (1)定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率．;(2)表达式： (3)单位：瓦特，符号W. (4)物理意义：表示电流做功的快慢． (5)串联电路中：由P＝I2R知 …＝I2，电阻越大，功率越大，并联电路中：由P＝U2/R知P1R1＝P2R2＝…＝U2，电阻越小，功率越大．;注意：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，表明有多少电能转化为其他形式的能．可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少．电功的表达式W＝UIt以及电功率P＝UI适用于所有电流做功和功率的计算．; 一根电阻丝，通过2 C电荷量所消耗的电能是8 J．若在相同的时间内通过4 C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是(　　) A．4 V　16 J　　　　　B．8 V　16 J C．4 V　32 J D．8 V　32 J;解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则 W1＝q1U1 即8＝2U1　∴U1＝4 V 设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则 W2＝q2U2＝4×8 J＝32 J. 答案：D;变式迁移;二、焦耳定律和热功率 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比． (2)表达式：Q＝I2Rt. (3)适用范围：Q＝I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．;(4)焦耳定律的微观解释 电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高． (5)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能． 2．热功率 单位时间内电流通过导体发热的功率叫热功率．热功率即电能转化为内能的功率，即;3．纯电阻电路和非纯电阻电路;能量转化形式; 一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗功率为66 W，问： (1)电风扇正常工作时，通过电动机的电流是多少？ (2)电风扇正常工作时，转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？ (3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住不能转动，这时电动机消耗的电功率和发热功率分别是多少？;解析：(1)用电器总功率是输入电压和电流的乘积，即P＝UI， 所以 (2)由于电风扇是非纯电阻用电器，输入的总功率一部分转变为内能，另一部分在电阻上转变为内能．且P＝P机＋P内，电风扇正常工作时，转化为内能的功率的是P内＝I2R＝0.32 ×20 W＝1.8 W，转化为机械能的功率是P机－P内＝66 W－1.8 W＝64.2 W．电动机的效率是;(3)电风扇的风叶被卡住后，通过电风扇的电流为 消耗的电功率P1＝I1U＝11×220 W＝2 420 W． 发热功率P内1＝IR＝112×20 W＝2 420 W. 答案：(1)0.3 A　 (2)64.8 W　1.8 W　97.3%　 (3)2 420 W　2 420 W;变式迁移;解析：(1)解法一对．因为电动机工作时电能没有全部转化为内能，而大部分转化为机械能．解法二求出的是电动机工作时产生的电热，只占所消耗电能的一部分． (2)电动机工作1