2018-2019学年人教版选修3-1焦耳定律学案.pdf

第二章 恒定电流 第5节焦耳定律 K知识 一、 电功和电功率 1. 能量转化 电炉通电时，—能转化为—能；电动机通电时，—能转化为—能；蓄电池充电时，—能转化为 能；电能转化成其他形式能的过程就是 的过程，电流做功的多少—电能转化为其他形式能的 数量。 2. 电功 （1） 实质：导体中的 对自由电荷的静电力在做功。把 转化为 的能。 （2） 电流在一段电路中所做的功等于这段电路、、______ 三者的乘积。 算式W=o 3. 电功率 （1） 物理意义：表示电流做功 的物理量。 （2） 定义 ：电流所做的功。 （3） 公式及单位：P = — = UI,其单位为瓦特，符号为—o t 二、 焦耳定律 1. 焦耳定律：电流通过导体产生的热量（内能）跟电流的 成正比，跟导体的 成反 比，这一规律叫焦耳定律。 公式表示为0=o 2. 热功率：单位时间内的发热量通常称为—，表达式为尸=—。 3. 纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为 o 4. 非纯电阻电路：像含有 或 等非纯电阻用电器的电路被称为非纯电阻电路，在非纯电阻电 路中，电流做的功除了将电能转化为内能外，还转化为 或 等其他形式的能量。 电 内 电 机械 电 化学 电流做功 等于 恒定电场 电能 其他形式 两端的电压［/ 电路中的电流, 通电时间， Ult 快慢 单位时间内 W 二次方 电阻及通电时间 I2Rt 热功率 Fr 内能 电动机 电解槽 机械能 化学能 K重点、 电功和电热的区别与联系 1. 区别 电功是指输入某段电路的全部电能或这段电路上消耗的全部电能：W=UIt. 电热是指在这段电路上因发热而消耗的电能：Q-fRto 2. 联系 从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：WQ,即UItI2Rt. （1） 在纯电阻电路中，电流做功，电能全部转化为电热，即电功等于电热，W=Q 。因此公式I2R U2 t、——t,既可 算电功，也可 算电热。 R （2） 在非纯电阻电路中，电流做功除了一部分电能转化为电热外，还有一部分转化为机械能或其他形 式的能，此时有WQ,即UItI2Rt.因此，在非纯电阻电路中，只能用 算电功，用户及 算电热， U2 + t无尽、乂 O R 【例题1】微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1Q,当加在它两端的电压为2.0 V时，电流为 0.8 A,且能正常工作。求： （1） 它的额定输入功率多大？ （2） 工作时由导线发热损失的功率多大？ （3） 它的最大输出功率多大？ 参考答案：（1） 1.6 W （2） 0.64 W （3） 0.96 W 试题解析：（1）额定输入功率P额=U7=2.0x0.8 W= 1.6 W （2） 电动机热功率 P a=/2J?=0.82xl W=0.64 W （3） 根据能量的转化与守恒，电动机的最大输出功率P^P^-P热=0.96 W 归纳总结: 在非纯电阻电路中，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。①电热Q=1R② 电动机消耗的电能W=u 〃。③由能量守恒得W=Q+E, E为其他形式的能，这里是机械能。 ④对电动机来说，输入功率Pa=W;发热的功率P热=户氏 输出的功率，即机械功率尸机= P K-P =ui-i2r. 【例题2 】(2018•甘肃省临夏中学高二期末)如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为 尸1 Q,电动机两端电压为5 V,电路中的电流为1 A,物体A重20 ,不 摩擦力，求： (1) 电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？ (2) 电动机的输入功率和输出功率各是多少？ (3) 10 s内，可以把重物A匀速提升多高？ (4) 这台电动机的机械效率