河南省确山县第二高级中学高中物理 焦耳定律

河南省确山县第二高级中学高中物理 焦耳定律

焦耳定律 ‎ ‎【教学主题 2.5.焦耳定律 ‎【教学目标】1.理解电功和电功率，知道焦耳定律的物理意义。‎ ‎2.理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路 ‎【知识梳理】‎ ‎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 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。‎ ‎2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。‎ ‎3. 是电功的普适式， 是电功率的普适式，适用于任何电路。‎ ‎4. 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（电热）； 是热功率的计算式。‎ ‎5.电流做功的实质： ‎ 学习过程 一．电功和电功率 ‎1.电功：‎ ‎（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．‎ ‎（2）公式：W=UIt ‎（3）单位：J kWh 1kWh=3.6×J ‎2.电功率：‎ ‎（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。‎ ‎（2）定义式：P=IU ‎（3）单位：瓦（W）、千瓦（kW） 1kW＝W＝W ‎（4）P额是个定值，P实是个变值。 P额≥P实。‎ ‎［说明］‎ ‎1.电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少 ‎2.利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W 。‎ ‎3.W= qU=UIt是电功的普适式，P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。‎ 二．焦耳定律 电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。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。‎ ‎1.焦耳定律 ‎（1）内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。‎ ‎（2）公式：‎ ‎［说明］焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．‎ ‎　 纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．‎ ‎　 非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．‎ ‎2.热功率：‎ ‎（1）定义： 导体在单位时间内发出的热量 ‎（2）公式：P热=Q/t=‎ ‎（3）单位：W kW ‎［说明］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（电热）；P=I2R是热功率的计算式。‎ ‎3．电功率与热功率 ‎（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙 铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.‎ ‎（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机2械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其他＋Q. ‎（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，‎ W=Q=UIt=I 2R t=；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。‎ ‎【典型例题】‎ 例题.一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为‎0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为‎0.8 A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?‎