电能、电功率及电流的热效应28.ppt

烫手 不烫手 跟电流有关 跟电阻 有关 跟时间有关 合理猜测 演示实验 实验方法 实验目的 研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 实验原理 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上升.电流产生的热量越多，液面就会上升得越高.我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量. 控制变量法 物理学中对于多变量问题，通常使其它量相同，并改变其中一个量的大小，从而使问题得到简化。我们称此方法为控制变量法 探究电流的热效应跟哪些因素有关 制定计划 电阻丝 结论： 在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。 探究一：产热多少与电阻大小的关系 实验验证 电阻丝 结论： 在电流、电阻相同时，通电时间 长 的产生的热量多。 探究二：产热多少与通电时间的关系 实验验证 电阻丝 结论： 在通电时间、电阻相同时，电流越 大 的产生的热量多。 探究三：产热多少与电流大小的关系 实验验证 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多. 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多. 进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比. 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多. 1 2 3 实验分析 1.内容：电流通过导体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.公式： Q = I2Rt 3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦. 注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增大到 倍 9 英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律. 得出结论 根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律. ? 纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt 非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q) 焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t来计算热量. ∴Q = W = UIt = I2Rt 根据欧姆定律U = IR 又∵W = UIt? 若电流做的功全部用来产生热量即Q = W?? 注意： 得出结论 前面两个现象的解释 1 第一个为什么 灯泡和导线是串联，灯泡的电阻大比导线的电阻大 第二个为什么 干线电流等于各个支路的电流值和 2 烫手 不烫手 例1：流过一根10欧姆的电阻丝的电流为 2安培，问这根电阻丝在30秒内产热多少？ 例题 解题格式： 已知： 求： 解： 答： 电阻R=10?，电流I=2A，时间t=30s 电热Q 由焦耳定律： Q=I2Rt=22*10*30=1200（J） 这根电阻丝共产热1200J。 电路的基本知识 电能 其它形式的能 电能转化为机械能 电能转化为内能 电能转化为光能 物理学中，当电能转化为其他形式能时我们就说电流做了功，简称电功。 实质是电能和其他形式能之间的转换，转化的多少可以用用电功大小来表示 电能转化为化学能 电功和电能 一、电功——电流做的功 二、电流做功的实质是 ——电能转化为其它形式的能 实验(1): 研究电功与电压的关系 1、设计实验研究电功和电压关系 保持电流和时间一定 发光较亮的灯泡对应电压表的示数较大。 电能 内能 光能 一部分 条件： 方法： 现象： L1 L2 通过用电器的电流和通电时间相同时，用电器上的电压越大，电功就越大。 结论： 实验(2): 研究电功与电流的关系 2、设计实验研究电功和电流关系 保持电压和时间一定 发光较亮的灯泡对应电流表的示数较大。 条件： 方法： 现象： L1 L2 用电器两端的电压和通电时间相同时，用电器上的电流越大，电功就越大。 结论： 上面的实验中，如果通电的时间越长，电灯消耗的电能必然越多，即电功就越多。 公式: W=UIt W=U2t/R W=I2Rt (仅限于纯电阻的电路) 单位: 1J=1V ·A ·s 电能的单位 常用单位：度 （千瓦时） kW·h 能量的国际单位：焦耳（J） 1度＝1千瓦时（kW·h)=3.6×106焦（J） 电功率 为了描述电流做功的快慢程度，引入电功率这个理量。电流在单位时间内所做的功称为电功率。如果在时间t内，电流通过导体所做的功为W，那么电功率就为 P=UI P=I2R (仅限于纯电阻的电路) 物理量 符号 概念 单位 意义 做功多少 做功快慢 电功 电功率 电流做的功 单位时间里完成的