《焦耳定律电路中的能量转化》名师课件.pptVIP

教科版选修3-1第二章直流电路物理学家费尔德曾指出：当你领悟一个出色的公式时，你会得到如同听巴哈的乐曲一样的感受。判天地之美，析万物之理【功能多样的用电器】在电场中自由释放一电荷，电场力对其做功，电势能转化为动能，在导线中也有大量自由电荷，在导线两端加上电压，同时会沿导线建立起电场，电场力也会对自由电荷做功，驱使它们定向移动，在这过程中能量是如何转化的呢？引入：复习电功和电功率概念活动一如何根据电场力做功推导电功和电功率的公式？，问题1一、电功1.电功：电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功．回忆：

在静电学中，电场力做功的特点是什么？表达式？（1）特点：电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差（2）利用电势差求电功——WAB=qUABW=qUq=ItW=UIt3.单位：焦耳(J)千瓦时(kW?h)1度=1kW?h=3.6×106J推导：2.表达式：W=UIt4.功能关系：电场力做多少功即有多少电势能转化为其他形式的能电流做多少功即有多少电能转化为其他形式的能适用于一切电路做功5.物理意义：反映了有多少电能转化为其他形式的能也可以说“消耗了多少电能”思考：电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件，电功与这些元件的种类有关吗？结论：电功W（消耗了多少电能）只与元件两端的电压U，通过的电流I和通电时间t有关，与元件的种类无关。2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢．3.国际单位：瓦（W）1W=1J/s1.电功率：电流所做的功与做这些功所用时间的比值叫做电功率．二、电功率一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积适用于一切电路的电功率电流的热效应:电流通过导体(或用电器)时,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,使金属正离子的热运动加剧,于是通电导体的内能增加,温度升高,即电能通过电流做功转化为内能,这就是电流的热效应。重新认识焦耳定律和热功率活动二初中曾学过焦耳定律，当时是从实验探究角度得出的，能否从理论上加以证明和推导呢？问题1电流热效应的本质：自由电子与导体内正离子频繁的碰撞三、焦耳定律热功率1.焦耳热:电流通过电阻而产生的热量Q3.热功率:电阻通电所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比值表达式：2.焦耳定律:电流通过电阻产生的热量Q跟电流I的二次方成正比，跟电阻值R成正比，跟通电时间t成正比。电流的热效应在生产和生活中有哪些应用和危害？问题2电热的作用1.常见的电热器：2.电热的利用：电热器是利用电来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见的电热器。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的电阻丝绕在耐高温的绝缘材料上做成的。电热器的优点：利用电热器清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。3.防止电热的危害：在电动机里，电流主要用来做机械功，但电动机里的导线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。这就需要考虑如何加快散热。有的电动机里装有风扇，外壳做成如图形状，都是为了加快散热。收音机、电视机也要考虑散热，所以在机壳上都有散热孔。电流通过电阻产生的电热总是与电流在这段时间内做的功相等吗？电功率和热功率有什么区别和联系？问题3纯电阻电路:电能→内能QI2RtWUIt=I=U/RM非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WW-QQUItI2RtI＜U/R说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！＞指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!指转化为内能的那部分电能!电功率与热功率（1）区别：电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率．决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积．（2）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯