2021学年5 焦耳定律评课ppt课件

这是一份2021学年5 焦耳定律评课ppt课件，共30页。PPT课件主要包含了自由电荷，静电力，电势能，IUt，焦耳定律，I2Rt，I2R，6×106J，电场力，电压U等内容，欢迎下载使用。

1．电流做功的多少等于______转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对____________的__________在做功，电荷的________减少，其他形式的能在增加；表达式为 W＝______________.
2．电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率，表达式
为 P________＝________.
(1) 内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成
________，跟导体的电阻及通电时间成________．
(2)表达式：Q＝________.
4．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，表达式
为 P＝________＝________.
5．(双选)关于电功，下列说法中正确的有(
A．电功的实质是电场力所做的功B．电功是电能转化为内能C．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
知识点 1 电功和电功率
水流可以做功，例如水流可以推动水轮机做功，电流也可以做功吗？给小电动机通电，电动机转起来，可以把砝码提起．这个实验表明：电流是可以做功的．这时，一方面电动机消耗电能，同时砝码的机械能增加．所以，在电流通过电动机做功的过程中，电能转化为机械能．大量实验结果证明：在通电时间相同的情况下，电压越大，电流越大，砝码被提升得越高，表示电流做的功越多．如果保持电压和电流不变，通电时间越长，砝码被提升得越高，电流做的功就越多．
电场力做的功叫做电功，电场力做功使电荷定向移动产生电流．电流不仅通过电动机时做功，通过电灯、电炉等用电器时都要做功．但在相同时间内，电流通过不同用电器所做的功，一般并不相同．例如，在相同的时间内，电流通过电动机车的电动机所做的功，要显著地大于通过电扇的电动机所做的功．为了表示电流做功的快慢，物理学中引入了电功率的概念．
讨论：(1)电功．①定义：__________对电荷做的功，叫做电功．②表达式：W＝________＝________，这表示电流在一段电路 中所做的 功等于这 段电路两 端的________ 、电路中的________和______________的乘积．③单位：在国际单位制中，电功的单位是______，符号是______．常用单位是千瓦时 (kW·h) ， 也称为“度 ”.1度＝
(2)电功率．①定义：_________________跟完成这些功____________的比值叫做电功率．②表达式：P＝______＝______.③单位：在国际单位制中，电功率的单位是______，符号是______．
④物理意义：表示电流做功的________．
(1)从力的角度，电功的实质是电场力对电荷做功．
(2)从能的角度，电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能(电场能、机械能、化学能或内能等)的量度．电流做了多少功，表明有多少电能转化为其他形式的能．2．公式的适用范围：W＝qU＝IUt 适用于任何电路．
4．用电器的额定功率和实际功率
(1)额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率．(2)实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率．为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率．
【例1】(双选)图 2－5－1 中 R1＝4 Ω，R2＝9 Ω，R3＝18 Ω，
图 2－5－1A．经 R1 和 R3 的电流之比 I1∶I3＝3∶1B．R1 两端的电压和 R3 两端的电压之比 U1∶U3＝4∶9C．三个电阻消耗的电功率之比 P1∶P2∶P3＝2∶1∶2D．三个电阻消耗的电功率之比 P1∶P2∶P3＝2∶2∶1
解析：根据欧姆定律及并联电路的电压关系，可知通过电阻 R2、R3 的电流 I2、I3 的关系为 I2∶I3＝2∶1，通过电阻R1 的电流 I1＝I2＋I3＝3I3，所以 I1∶I3＝3∶1，U1∶U3＝2∶3，A 正确，B 错误；根据 P＝I2R，可得 P1∶P2∶P3＝2∶2∶1，C 错误，D 正确．
【触类旁通】1．三个同样的电阻连接成如图 2－5－2 所示的电路，它们
的额定功率均为 10 W，这个电路允许消耗的最大功率是(图 2－5－2
知识点 2 焦耳定律
在纯电阻元件中电能完全转化成内能，如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等．由纯电阻元件构成的电路叫做纯电阻电路．在非纯电阻元件中，电流做功除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等．由非纯电阻元件构成的电路叫做非纯电阻电路．
(1)在纯电阻电路中，电流所做的功________(填“大于”、“小于”或“等于”)产生的电热，电热 Q＝________；而在非纯电阻电路中，电流做功所消耗的电能除部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等．此时，电功 W_________(填“大于”、“小于”或“等于”)电热 Q.
(2)设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为 R，通过的电流为 I，试计算在时间 t 内电流通过此电阻产生的热量 Q.
根据欧姆定律可得加在电阻两端的电压为 U＝IR在时间 t 内电流所做的功为 W＝IUt＝I2Rt
由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功 W 等于电热
Q，则 Q＝I2Rt.
(2)热功率即为电能转化为内能的功率．公式：
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正
比，跟导体的电阻及通电时间成正比．
(2)表达式：Q＝I2Rt.
(3)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为
(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率．
3．纯电阻电路和非纯电阻电路
【例 2】一台电风扇，内阻为 20 Ω，接上 220 V 电压后，
消耗功率 66 W，求：
(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？
(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化
为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？
(3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？
题后反思：(1)在非纯电阻电路中，只能用 W＝UIt 和 P＝UI 计算电功和电功率；用 Q＝I2Rt 及 P热＝I2R 计算电热和热功率．
(2)对于含有电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻电
路，电动机不转时是纯电阻电路．
2．一电动机线圈的电阻为 1 Ω，线圈两端所加电压为 2 V
时，电流为 0.8 A，电动机正常工作．
(1)在求电动机正常工作 1 min 所消耗的电能时，有以下两
解法一：W＝IUt＝0.8 A×2 V×60 s＝96 J解法二：W＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J你认为哪种解法对，请作出判断并说明理由．
(2)求电动机正常工作 1 min 所转化的机械能是多少？
解：(1)解法一对．因为电动机工作时电能没有全部转化为内能，而大部分转化为机械能．解法二求出的是电动机工作时产生的电热，只占所消耗电能的一部分．
(2)电动机工作 1 min 消耗的电能为W＝IUt＝0.8 A×2 V×60 s＝96 J电动机工作 1 min 产生的电热为
Q＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J电动机工作 1 min 转化成的机械能为W机械＝W－Q＝96 J－38.4 J＝57.6 J.
电功和电热的区别与联系
(1)电功是从电场理论出发的概念，是电能减小的量度，所以不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，W＝IUt 总是成立的．(2)电热是电路中的热现象(电流的热效应)，是电能转化的一部分，焦耳定律 Q＝I2Rt 是专门计算电热的实验定律，用 Q＝I2Rt 来计算电热，不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都是适用的．
2．联系(1)在纯电阻电路中，电功与电热相等，即 W＝Q＝IUt＝I2Rt
(2)在非纯电阻电路中，电流做功将电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，电功大于电热，即 W＝Q＋E其他，这时电功只能用 W＝IUt 计算，电热只能用 Q＝I2Rt 计算，两式不能通用．
【例 3】一台电动机电阻为 0.5 Ω，正常工作时通过的电流为 20 A，在 10 s 内转化的机械能为 4.2×104 J，求：在这 10 s内电流做了多少功？电动机产生的热量为多少？
W＝2.0×103 J＋4.2×104 J＝4.4×104 J.
解：电动机产生的热量为 Q＝I2Rt＝2.0×103 J根据 W＝Q＋E机，得
3．一台直流电动机线圈电阻 r＝1 Ω，与一阻值 R＝10 Ω的电阻串联，当电路两端加 U＝150 V 的电压时，电动机正常工作，且电压表示数为 100 V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率．