教科版物理必修第三册精品课件 第二章 8.焦耳定律 电路中的能量转化.ppt

;内容索引;;自主预习新知导学;一、电功和电功率

1.电功

(1)定义:电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。

(2)公式:W=UIt。单位是焦耳,简称焦,符号是J。

(3)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力所做的功。;2.电功率

(1)定义:电流所做的功W与做这些功所用时间t的比叫作电功率,它在数值上等于单位时间内电流所做的功。

(2)公式:P==UI。单位是瓦特,简称瓦,符号为W。

(3)意义:表示电流做功的快慢。;二、焦耳定律热功率

1.焦耳定律

(1)内容:电流通过电阻产生的热量Q跟电流I的二次方成正比,跟导体的

电阻R成正比、跟通电时间t成正比。

(2)表达式:Q=I2Rt。

(3)焦耳热:电流通过电阻而产生的热。;2.热功率

(1)定义:电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比叫作热功率,它在数值上等于单位时间内电流通过电阻所产生的热量。

(2)表达式:P热==I2R。

(3)物理意义:表示电流发热快慢的物理量。;三、电路中的能量转化

1.闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现。

2.在闭合电路中,电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE,等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和。即IE=IU+I2r。

3.含有反电动势的电路(选学)

(1)电路特点:电路中含有电动机、充电电池等,电路中会产生一个与电源电动势相反的电动势,叫作反电动势。

(2)能量转化特点:电源输出的电能只有一部分转化为内能,而其余部分转化为化学能或机械能。;【思考讨论】

1.判断下列说法的正误。

(1)电功与电能的单位相同,电功就是电能。();2.用电器额定功率越大,接在电路中电流做的功越多,这种说法对吗?

提示:不对。电流做功一方面与实际功率有关,另一方面还与通电时间有关,只有实际功率与时间乘积大时,电流做功才多。;3.标有“220V40W”的白炽灯和“220V40W”的电动机,把它们并联后接到220V的照明电路中,二者都能正常工作,它们在相同的时间内产生的电热相同吗?

提示:不同。“220V40W”的白炽灯通电时将电能全部转化为内能,而“220V40W”的电动机,通电后消耗的电能大部分转化为机械能,剩余的小部分才转化为内能。;合作探究释疑解惑;;归纳提升;典型例题;答案:BCD;W=qU是静电场中电场力做功的公式,W=UIt是电流做功的公式,这两个公式本质上是一致的。;【变式训练1】一台自动洗衣机说明书中列出了洗衣机的额定功率为360W,问:

(1)这台洗衣机在额定电压工作时,通过洗衣机的电流是多大?

(2)如洗衣机累计工作时间为40min,则洗衣机耗电多少?;;2.设在一段电路中只有电阻元件,其电阻为R,通过的电流为I,试以此为模型探究焦耳定律的表达式。

提示:由欧姆定律U=IR,在时间t内电流做的功为W=IUt=I2Rt。电路为纯电阻电路,W=Q,即Q=I2Rt,此式为焦耳定律的表达式。;归纳提升;5.电功与电热;典型例题;答案:BCD;1.W=UIt适用于任何电路求电功。

2.Q=I2Rt适用于任何电路求焦耳热。

3.在纯电阻电路中,欧姆定律I=成立,此时W=Q。;【变式训练2】有一个电风扇,标有“200V50W”,电动机线圈的电阻为0.4Ω,把它接入220V的电路中,以下几种计算时间t内产生热量的方法正确的是();答案:C;;归纳提升;典型例题;解析:(1)排气扇在220V电压下正常工作的电流I=A=0.16A

发热功率P热=I2R=0.162×40W=1W

转化为机械能的功率P机=P-P热=(36-1)W=35W。

(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机相当于纯电阻,电能全部转化为内能,此时通过排气扇的电流I=A=5.5A

电动机消耗的功率等于发热功率P=P热=IU=5.5×220W=1210W

由于发热量很大,将很快烧坏电动机线圈。;电动机电路的分析方法

(1)电动机转动时是非纯电阻电路,电动机不转动时是纯电阻电路。

(2)电动机的输入功率即总功率P入=IU,电动机的发热功率P热=I2r,电动机的输出功率P出=P入-P热。;【变式训练3】(多选)如图所示,电阻R1=20Ω,电动机的线圈电阻R2=10Ω。当开关断开时,电流表的示数是0.5A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()

A.I=1.5A

B.I1.5A

C.P=15W

D.P15W;答案:BD