电工电功率焦耳定律.ppt

电工、电功率、焦耳定律 一、电功和电功率 1 、电功： （ 1 ）概念： 电路中电场力做的功（也称为电流做的功） 叫电功。 2 W=UIt （ 2 ）公式： 在纯电阻电路中还可写成 W=I Rt= （ 3 ）国际单位：焦耳（ J ）；常用单位：（ KWh ），也叫”度“， 1 度 = 3.6 × 10 6 焦。 I 纯电阻电路： U=IR R U 2 、电功率 （ 1 ）定义：电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值 叫着电功率。 （ 2 ）公式： P=W/t=UI 在 纯电阻电路 中还可写成： P=I 2 R=U 2 /R 。 (3) 国际单位 : 瓦特（ w); 常用单位：千瓦（ kw ）。 （ 4 ）额定功率 P 额 ：用电器正常工作时的功率。实际功率可以 小于额定功率，但不能长时间超过额定功率。对同一用电器， P 额 、 I 额 、 U 额 有 同时达到，同时超过，同时不满足 的特点； P 额 =U 额 I 额， 对 纯电阻电路 还有： P 额 =I 2 额 R=U 2 额 /R 。 二、焦耳定律 1 、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方 I 2 ，导体的 电阻 R 和通过的时间 t 成正比。 2 、公式： Q=I 2 Rt 注意： 焦耳定律是电流热效应的实验规律， 凡是要计算电热，都应首选 Q=I 2 Rt 。 3 、电功和电热的关系： （ 1 ）在 纯电阻电路 中，电能通过电流做功 全部 转化为内 能（电热）即： W=UIt=I 2 Rt=U 2 t/R 。 （ 2 ）在 非纯电阻电路 中，电能通过电流做功 W 一部分在电阻上 转化为 Q ，另一部分转化为其它形式的能 E ，即 W=Q+EQ 。 非纯电阻电路 U ≠ IR 电动机 R I U 三、 电源的功率和效率 ⑴电功率： ①电源的总功率 P E = EI ②电源的输出功率 P 出 = U 外 I ③电源内部消耗的功率 P r = I 2 r 2 2 2 E E 电源的输出功率： P ? E R ? ? 2 2 （对纯电阻电路） ( R ? r ) ( R ? r ) / R ? 4 r 4 r 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示， P 出 而当内外电阻相等时， 2 E P 电源的输出功率最大为 P m ? m 4 r ⑵电源的效率： P U R ? ? ? ? P E E R ? r O r R （最后一个等号只适用于纯电阻电路） 1. 如图 15 所示，电源的电动势 E ＝ 7.5V ，内阻 r ＝ 1.0 Ω ，定值电阻 R 2 ＝ 12 Ω ，电动机 M 的线圈的电阻 R ＝ 0.50 Ω ．闭合开关 S ，电动机转动稳定后，电压 表的示数 U 1 ＝ 4 V ，电阻 R 2 消耗的电功率 P 2 ＝ 3.0 W ．求电动机转动稳定后： （ 1 ）电路的路端电压 . （ 2 ）通过电动机的电流． M V R 1 R 2 E r S 解答： （ 1 ）路端电压等于 R 2 两端的电压， U 由 P ? R 得 U ? U 2 ? P 2 R 2 ? 3 . 0 ? 12 V ? 6 .0 V （ 2 ）电源的电动势 E = U 2 ＋ Ir ， 2 由此得干路电流 E ? U 2 7 . 5 ? 6 . 0 I ? ? A ? 1 . 5 A r 1 . 0 通过 R 2 的电流 U 2 6 . 0 I 2 ? ? A ? 0 . 5 A R 2 12 M V R 1 R 2 E r S 通过电动机的电流 I 1 = I － I 2 =(1.5-0.5) A=1.0 A 2 ．如图所示电路，电源电动势 E 为 6V ，内阻 r 为 2Ω, 电阻 R 为 8Ω ，电动机 M 线圈电阻 R S 闭合时，电阻 R 消耗的电功率为 B 2W M 为 2Ω 。当开 关 ，则电动机输 出的机械功率是 （ ） A ． 0.5W B ． 1.5W R C ． 2W D ． 3.56W 解： I R 2 = P/R =1/4 I E r S R =0.5A U M R = I R R = 4V U I ＝ 1A r = E - U R =2V 总 = U r / r I M = I 总 - I R =0.5A 电动机消耗的总功率 P M = I M U R = 2W 电动机线圈的热功率 P Mr = I M 2 R M = 0.5W 电动机输出的机械功率 P 机 = P M - P Mr =1.5W 3. 辩析改错： 如图所示电源电动势 E =10V ，内阻 r = 0. 5Ω, 电动机的电阻 R 0 =1. 0Ω, 定值电阻 R =1.