《高中物理人教（京津琼鲁专用）必修二课件：第二章 恒定电流 5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理人教（京津琼鲁专用）必修二课件：第二章 恒定电流 5（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5 焦耳定律 第二章 恒定电流 学科素养与目标要求 物理观念 1 理解电功 电功率 电热 热功率的概念 2 知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别 科学思维 弄清电功与电热 电功率与热功率的区别和联系 并能 进行有关的计算 内容索引 重点探究 启迪思维 探究重点 达标检测 检测评价 达标过关 自主预习 预习新知 夯实基础 自主预习 一 电功和电功率 1 电功 1 电功是指电路中 力对定向移动的电荷所做的功 电流做功的 过程就是 能转化为其他形式能的过程 2 电功的计算公式 W 单位 符号为 常用的单位 千瓦时 kW h 也称 度 1 kW h J 静电 电 IUt 焦耳 J 3 6 106
2、2 电功率 1 定义 单位 内电流所做的功 2 公式 P 3 单位 瓦特 符号为W 4 意义 表示电流做功的快慢 时间 UI 二 焦耳定律 1 焦耳定律 1 内容 电流通过导体产生的热量跟 成正比 跟导体的 及 成正比 2 表达式 Q 2 热功率 1 定义 内的发热量称为热功率 2 表达式 P 3 物理意义 表示电流发热快慢的物理量 电流的二次方 电阻通电时间 I2Rt 单位时间 I2R 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 电功率越大 表示电流做功越多 2 电功W UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功 3 电热Q I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热 4 任何情况下电功都
3、等于电热 5 电动机消耗的电能 一部分转化为机械能 一部分转化为线圈内阻 上的电热 答案 2 通过电阻R的电流为I时 在时间t内产生的热量为Q 若电阻为2R 电流为 则在时间t内产生的热量为 答案解析 重点探究 导学探究 电吹风工作时 将电能转化为什么能 电熨斗工作时 将电能转化为 什么能 答案 电吹风工作时 把电能转化为内能和机械能 电熨斗工作时 将电能转化为内能 一 电功和电热的理解 答案 知识深化 1 纯电阻电路与非纯电阻电路 1 纯电阻电路 电流通过纯电阻电路做功时 电能全部转化为导体的 内能 2 非纯电阻电路 含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路 在非 纯电阻电路中 电流做的功
4、将电能除了转化为内能外 还转化为机械能 或化学能等其他形式的能 2 W UIt是电功的计算式 P UI是电功率的计算式 适用于任何电路 Q I2Rt是电热的计算式 可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间 内产生的热量 P热 I2R是热功率的计算式 可以计算任何电路的热功 率 3 纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路非纯电阻电路 能量转化情况 电功和电热的关系 W Q即IUt I2Rt W Q E其他 UIt I2Rt E其他 电功率和热功率的 关系 P P热 即IU I2R P P热 P其他 即IU I2R P其他 欧姆定律是否成立 U IR I 成立U IR I 不成立 例1 多
5、选 下列关于电功 电功率和焦耳定律的说法中正确的是 A 电功率越大 电流做功越快 电路中产生的焦耳热一定越多 B W UIt适用于任何电路 而W I2Rt 只适用于纯电阻电路 C 在非纯电阻电路中 UI I2R D 焦耳热Q I2Rt适用于任何电路 解析 答案 在非纯电阻电路中 电流做的功 焦耳热 其他形式的能 所以W Q 即UI I2R C对 Q I2Rt是焦耳热的定义式 适用于任何电路 D对 总结提升 1 只有在纯电阻电路中才有W Q P电 P热 而在非纯电阻电路中W Q P电 P热 2 在纯电阻电路中 由UIt I2Rt得I 即欧姆定律成立 在非纯电 阻电路中 由UIt I2Rt知U I
6、R 即欧姆定律不成立 例2 额定电压都是110 V 额定功率PA 100 W PB 40 W的两盏灯泡 若接在电压为220 V的电路上 使两盏灯泡均能正常发光 且消耗功率 最小的电路是 答案 解析 二 纯电阻电路中的功率分配及计算 解析 判断灯泡能否正常发光 就要判断灯泡两端的电压是否是额定 电压 或流过灯泡的电流是否是额定电流 对灯泡有P UI 可 知RA RB 对于A电路 由于RA RB 所以UB UA 且有UB 110 V B灯可能被 烧毁 UA 110 V A灯不能正常发光 对于B电路 由于RB RA A灯又并联滑动变阻器 并联电阻小于RB 所以UB U并 B灯可能被烧毁 A灯不能正常
7、发光 对于C电路 B灯与滑动变阻器并联 并联电阻可能等于RA 所以可能 UA UB 110 V 两灯可以正常发光 对于D电路 若滑动变阻器的有效电阻等于A B的并联电阻 则UA UB 110 V 两灯可以正常发光 比较C D两个电路 由于C电路中滑动变阻器功率为 IA IB 110 V 而D电路中滑动变阻器功率为 IA IB 110 V 所以C电路消耗电 功率最小 总结提升 1 串联 并联电路的功率分配 纯电阻电路 例3 小型直流电动机 其线圈内阻为r 1 与规格为 4 V 4 W 的小灯泡并联 再与阻值为R 5 的 电阻串联 然后接至U 12 V的电源上 如图1所示 小灯泡恰好正常发光 电动
8、机正常工作 求 1 通过电动机的电流 答案解析 三 非纯电阻电路功率的分析与计算 图1 流经电动机的电流I IR IL 0 6 A 答案 0 6 A 2 电动机的输出功率P出 答案 2 04 W 解析 电动机消耗的总功率P ULI 4 0 6 W 2 4 W 电动机的热功率 P热 I2r 0 6 2 1 W 0 36 W 电动机的输出功率P出 P P热 2 4 W 0 36 W 2 04 W 答案解析 3 电动机的效率 答案 85 答案解析 答案解析 针对训练1 规格为 220 V 36 W 的排气扇 线圈电阻为40 求 1 接220 V的电源后 排气扇转化为机械能的功率和发热的功率 答案 3
9、5 W 1 W 发热的功率为P热 I2R 0 16 2 40 W 1 W 转化为机械能的功率为 P机 P P热 36 1 W 35 W 答案解析 2 如果接上 1 中电源后 扇叶卡住 不能转动 假设线圈未被烧断 求电动机消耗的功率和发热的功率 答案 1 210 W 1 210 W 电动机消耗的功率即电功率等于发热功率 P电 P热 UI 220 5 5 W 1 210 W 总结提升 1 电动机的功率和效率 1 电动机的输入功率是电动机消耗的总功率 P入 UI 2 电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率 P热 I2r 3 电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率 P出 IU I2r 2 串
10、并联电路的总功率 1 串联电路 P总 U总I U1 U2 U3 I P1 P2 P3 2 并联电路 P总 UI总 U I1 I2 I3 P1 P2 P3 即无论是串联电路还是并联电路 无论是纯电阻电路还是非纯电阻 电路 电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和 针对训练2 如图2所示 有一内电阻为4 4 的电解槽和一盏标有 110 V 60 W 的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端 灯 泡正常发光 则 解析 答案 图2 A 电解槽消耗的电功率为120 W B 电解槽的发热功率为60 W C 电解槽消耗的电功率为60 W D 电路消耗的总功率为60 W 电解槽的发热功率P热 I
11、2R内 1 3 W B错 达标检测 1 对电功率的理解 如图3所示 一幢居民楼里住着生活水平各不相同的 24户居民 所以整幢居民楼里有各种不同的电器 例如电炉 电视机 微波炉 电风扇等 停电时 用欧姆表测得A B间电阻为R 供电后 各 家电器同时使用 测得A B间电压为U 进线电流为I 则计算该幢居民 楼用电的总功率可以用的公式是 图3 解析 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻 故总电功率只能用P UI 来计算 C正确 答案 1234 解析 2 对焦耳定律的理解 多选 一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻 相同 都通过相同的电流且正常工作 在相同时间内 A 电炉放热与电动机放热相等 B 电炉两端电
12、压小于电动机两端电压 C 电炉两端电压等于电动机两端电压 D 电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 答案 1234 3 纯电阻电路中功率的分配及计算 把6个相同的电灯接成如图4甲 乙所 示两电路 通过调节供电电压与变阻器R1 R2的阻值 使两组电灯均能 正常发光 并且两电路消耗的总电功率也相同 则R1 R2大小满足 1234 答案解析 图4 A R2 9R1 B R2 6R1 C R2 3R1 D R1 R2 1234 解析 设每个灯泡正常发光时其电流为I 则题图甲中总电流为3I 题图乙中总电流为I 要使两电路消耗的总电功率也相同 需使PR1 PR2 即 3I 2R1 I2R2 故R2 9R1
13、所以选项A正确 4 非纯电阻电路中功率的分析与计算 一台小型电动机在380 V电压下正 常工作时 能将30 kg的货物在30 s内匀速提升30 m 通过它的电流是1 A 除电动机线圈生热 其他能量损失不计 求在此过程中 g取10 N kg 1 拉力对货物做功的功率 答案 300 W 1234 解析答案 解析 货物匀速上升 故拉力等于重力 故有F mg 30 10 N 300 N 故拉力的功率为P Fv 300 1 W 300 W 2 电动机的输出功率 答案 300 W 解析 电动机的输出功率为P输出 P 300 W 3 电动机线圈所产生的热量 答案 2 400 J 解析 由能量守恒定律可知 Q IUt P输出t 1 380 30 300 30 J 2 400 J 1234 解析答案
